科研从来无捷径，循序渐进方能攀登高峰。为筑牢冰川背景知识基础，今年暑期中南大学地灾感知认知预知研究室冰川小组（李佳老师及研究生汪赢政、郭磊）在考察青海祁连山葫芦沟十一冰川后（见上次报告），又参加了中科院天山冰川观测试验站组织的新疆乌鲁木齐河源1号冰川的年度综合野外观测工作。

1号冰川观测工作开展前夕，恰逢第三届“中国大地测量和地球物理学学术大会”在兰州召开（8月22-24日）。该会致力于促进大地测量、地球物理以及相关地学方面需要的国际合作，注重学科的交叉发展。在冰冻圈遥感及大数据分会场中，李佳老师进行了题为《基于InSAR调查山地冰川三维时序速度变化及冰川湖-冰川互动作用》的报告（图一），展示利用InSAR形变探测技术获取的冰川三维时序流速场，其结果的时空分辨率和精度相对以往研究有明显提高，对冰川-冰川湖相互作用研究有重要意义。

图1 李佳老师在第三届“中国大地测量和地球物理学学术大会” 冰冻圈遥感及大数据分会场作报告

   兰州会议结束后，冰川小组立即前往新疆乌鲁木齐市和中科院天山冰川观测试验站李慧林老师汇合，采购考察期间的生活物资和必要装备，租赁野外行驶车辆，同包括司机在内的考察人员商讨本次野外考察日程和路线安排，确保本次考察顺利进行。中科院天山冰川观测试验站（国家、中科院、寒旱所三级共建）坐落在乌鲁木齐地区的后峡山谷，是1959年由施雅风院士牵头，为长期观测天山乌鲁木齐河源1号冰川（下面简称1号冰川）而建立。经过中科院天山站冰川学者的不懈努力，该站1982年进入世界冰川监测网络（WGMS)，2006年通过认证成为国家重点站。后峡谷冰川群（包含1号冰川在内共6条）素有“中国现代冰川学的摇篮”之称，是我国目前大学地理学科领域重要本科生实习场地，同时也是乌鲁木齐河、头屯河、三屯河等河流的源头，为乌鲁木齐市、昌吉市及五家渠市提供丰富的淡水来源，距离乌鲁木齐市大约120公里。多年的实地观测显示1号冰川的物质平衡年际变化曲线与全球山地冰川物质平衡年际变化曲线十分吻合，因此1号冰川的动态变化具有极强的代表性，是研究现代冰川的绝佳样本，也是全球气候变化的重要指示器，对其进行长期全面观测的科学意义不言而喻。

通往天山冰川观测试验站的G216盘旋山路日前正在修建当中，规定普通车辆通车时间是晚九点至次日早九点。考察车队于26号早上七点从乌市出发，九点到达天山冰川观测站（图2）。当天下午，站长李忠勤老师（博导、研究员）主持了一场正式欢迎兼学术讨论会，全站研究人员均到场参加。会上，李忠勤老师先从建站历史、观测内容、科研成果、子站发展、社会贡献等几大方面详细介绍了中科院天山冰川观测试验站具体情况（图3上），然后邀请李佳老师作了一场题为《Estimating the time series of 3D mountain glacier motion with InSAR》的学术报告（图3中）。冰川小组和天山站研究员就遥感和实地观测冰川重要参数，包括物质平衡和流速，进行了深入的学术探讨（图3下）。李忠勤老师科研团队对InSAR技术监测冰川物质平衡和流速变化的方法表示出了极大的兴趣及肯定，表示该技术若与冰川野外测量方法有机结合，对于全面准确地掌握山地冰川动态，诠释一些冰冻圈热点现象具有很大的优势。结合天山站实地冰川观测经历（中天山托木尔峰区青冰滩72号冰川）来看，大家认为遥感手段（含InSAR）获取的冰川物质平衡/厚度变化还有较大的不确定性，但也具有宏观观测和特征发现等优势。

图2 冰川小组车队抵达中科院天山冰川观测试验站

图3 上：李忠勤站长（博导、研究员）向冰川小组介绍天山站；中：李佳老师作InSAR监测冰川流速的学术报告；下：天山站研究团队和冰川小组讨论遥感手段监测山地冰川物质平衡的结果

   27日，新华社新疆分社、南华早报等记者团队先后抵达冰川站，此前在外地工作的天山观测站研究人员也全部归站。李忠勤老师主持召开2018年秋季天山1号冰川观测工作部署会议。所有在站研究人员及媒体人员均参加。在李忠勤老师作了总体工作安排之后，各项观测工作小组负责人，包括物质平衡组（冰面花杆）的李慧林老师、冰川流速组（RTK-GPS）的王璞玉老师、冰川反照率组（光谱仪）的岳晓英老师及冰面地形组（地面3D激光扫描）的徐春海博士分别做了具体工作任务介绍及行程安排。会后每个人包括冰川小组的老师和同学都十分清楚了自己的工作内容。经协商，李佳老师和郭磊分别参与两个物质平衡组28-29日两天的观测工作，汪赢政参与28日反照率观测工作及29日流速观测工作。

   28号早上8点，考察队所有人员精神抖擞，整装后乘车前往约30公里外的1号冰川（图4）。经过一路缓慢的盘山公路行驶，考察车队先抵达距离1号冰川末端约3公里的野外营站（图5）。野外营站院内十分干净，发电和观测等设备都摆放整齐。当地政府为保护水源环境，专门为周围草地铺设引水装备。大家在野外营站抓紧换装攀登冰川装备，装载部分重型装备，休息片刻后继续乘车前往1号冰川所在位置。野外营站和一号冰川之间是一段专为观测冰川开拓的简易盘山道路。由于地处高海拔地段，道路先是湿滑泥泞，然后是崎岖不平（石头多），因此行车极缓且颠簸。冰川前端的山谷仍可见事故车辆残骸。这也正面反映了冰川工作的艰辛和不易。

图4 中科院天山冰川观测试验站2018秋季考察队出征前合影

 图5 上：中科院天山1号冰川野外考察营站全景；下：野外营站附件的1号冰川标志牌

经过一路小心驾驶，车队终于到达终点，也就是一处距离1号冰川末端最近的半山腰空旷地（图6）。此处冰川美景尽收眼底。皑皑白雪覆盖的冰川从山顶流下来，气势恢宏。车停后，大家迅速下车整理装备并集合。李老师再次强调各组任务安排并鼓舞士气（图6）。各考察小组清点人数，分别携带装备前往观测点（图6）。不顾高原反应带来的呼吸困难，男队员充分发挥绅士风度，争先恐后背负重型装备。女队员们也不甘落后，大步走在队伍前面。部分队员还唱起了号子，工作情绪高涨，可谓气宇轩昂。目前1号冰川分为东西两个支流。相对西支，东支冰舌较为平缓。28号当天考察队观测东支冰川。负责冰川物质平衡、反照率、运动、冰面气象的观测组从靠近东支末端的位置顺利登上冰川表面。29号观测西支冰川时，由于冰川末端较陡，队员们不得不翻过布满碎石的边坡，从距离末端约300米冰川侧边登上冰面。所以攀登西支要比东支难度更大，风险也更大（边坡踩空和上方落石）。所幸两天内分别登上东西两支冰川时，冰面均保留了一层夜间降雪，因此人在冰面行走比较稳。

图6 一行：考察车队到达道路尽头；二行：考察队在李忠勤老师鼓舞下士气高涨；三行：28号当天观测小组携设备登1号冰川东支；四行：29号当天观测小组登携设备登1号冰川西支

没有降雪状态下，冰舌表面有一层约1cm厚的表碛物，以棕黑色细小颗粒为主（图7）。由于到达观测点已接近中午12点，虽然冰面气温仍然较低，但太阳辐射十分强烈，冰面消融比较明显。从平衡线附近观察整个冰川表面，发现只有三条较大融水径流，分布位于冰川两侧和中心线偏西位置。冰面不见锅穴、裂缝等表面融水下流通道。表面融水仅下渗至表面积雪和冰川结合处。1号冰川属于极大陆性冰川，冰川底部大多处于冻结状态，冰川运动以冰川冰变形为主。据李忠勤老师介绍，1号冰川表面径流很难到达冰川底部，因此底部滑动量很小。中午时分随着时间推移（12时至15时左右），冰面径流逐渐增加，表面积雪厚度显著减薄。冰面出现多条小径流，一般约20公分宽，10公分深（图7）。与祁连山十一冰川不同，天山1号冰川末端位置清晰可见，末端冰体基本外露，但两侧被厚表碛覆盖（直径从1米到5公分不等的混合石块）。冰川两侧的径流并不是冰川边界位置所在。单从外表上看，两侧边缘位置表面与边坡无缝连接。实地勘测估计，冰川两侧边界线位于从径流位置向边坡至少延伸3米。另外在西支末端往上400米左右，冰面中间线位置分布一些直径可达3米的巨型石块。

图7 上：1号冰川冰面积雪、表碛物、冰川冰；中：1号冰川下午3时许冰面成型径流；下：1号冰川西支冰面散布的巨型石块

由李慧林老师负责的物质平衡组，主要进行了花杆的读数和补插。花杆洞先通过蒸汽钻孔机钻取。中科院天山站从德国购置了一批稳定性高、钻孔速度快且深度可达60米的蒸汽钻孔机。通过燃烧小型罐装的石油液化气即可将钻孔机内置的锅炉水加热至沸腾。物质平衡观测小组由由4人组成，一人负责记载数据；一人用尺量花杆露出冰面长度、花杆周围雪深，并准备替换花杆（连接6根标准长杆、在杆连接处标记时间和杆序号）；一人负责蒸汽钻孔机运作；另一人则负责钻孔及插花杆（图8）。每个人工作时都必须谨小慎微，尤其是钻孔人员。如果初段不能垂直下钻，势必导致花杆后期严重倾斜，影响观测精度。原则上补插的花杆仅露出10公分左右。在每年的物质平衡夏季初（4月底5月初）和夏季末（8月底9月初）分别读取露出冰面的花杆长度，可以得知当年冰川表面的消融量。在本次观测期间，物质平衡组需要在东支补插18根花杆，因此一次动用两台蒸汽钻孔机。一组在冰川中部（高海拔位置）工作，一组在冰舌（低海拔位置）工作。王璞玉老师负责的冰川流速观测则主要利用RTK测量流速专用花杆位置的变化（如图）；岳晓英老师负责的冰川反照率观测组则主要利用便携式光谱仪实地测量冰面反照率，再结合冰面气象站测量的辐射数据反演冰川表面物质平衡变化；徐春海博士负责的3D激光扫描组主要利用地面Lidar在冰川边坡4个控制点位上获取冰面高精度高分辨率DEM，通过差分不同时期的以得到冰川的大地测量物质平衡变化（Geodetic Mass Balance）及其他变化指标例如流速、径流形态等。

图8 冰川物质平衡观测小组在工作

经过两天高强度工作，紧张而有序的冰川综合野外观测试验顺利完成，各项工作成果均达到预期指标。中南大学地灾三知研究室的冰川小组在此次观测中学到了很多的知识，对冰川的认识不再是停留于感性和书本描述，有了自己的见解，为后期研究和野外考察积累了宝贵的经验。同时，冰川三人小组的工作态度也得到中科院天山站同仁们的一致认可。

回到位于中科院天山冰川观测试验站，冰川小组还就最新的喀喇昆仑山大型冰川跃动期间的InSAR高时空分辨率三维时序流速监测结果与李忠勤老师和李慧林老师进行了深入探讨。李忠勤老师和李慧林老师师徒二人均是国际有名的冰川动力学专家，在冰川运动机制研究方面有较深的造诣。二位老师对冰川小组监测的喀喇昆仑山冰川跃动发生机理、跃动过程中的冰川物质走向进行详细分析，发表了独特见解，从冰川动力学上合理解释了InSAR监测的垂直向流速变化，对后续冰川小组的研究工作总结具有重要帮助（图9）。

图9 冰川小组和中科院天山站李忠勤老师（左一）、李慧林老师（左二）讨论喀喇昆仑山大型冰川跃动发生机理及演化过程

本报告仅粗略记载一些本次1号冰川野外考察见闻，许多宝贵经历和学到的知识并没有全部呈现。忠心感谢中科院天山站的李忠勤老师、王飞腾老师、李慧林老师为此次考察创造机会，分享宝贵专业知识，感谢王璞玉老师、岳晓英老师以及天山站各位博士生、硕士生的热心帮助和无私奉献，感谢中南大学地灾感知认知预知研究室负责人吴立新教授及测绘与遥感科学系主任李志伟教授为本次考察提供全力支持，同时也要感谢一路上为我们提供帮助的人。

中南大学地灾感知认知预知研究室冰川研究小组

2018年9月12日