中国高山冰川的不对称不可逆转地改变了地貌

黄俊琼

中国的高山冰川。鸣谢:吉恩·泰勒，来自Unsplash。

（）据美国物理学家组织网（汉娜·伯德）：在过去大约260万年(第四纪)中，地球经历了重大的气候变化，一系列的冰川和间冰期循环改变了我们的地貌。这包括直接来自穿越该地区的冰川的侵蚀作用，以及来自后续融水的河流侵蚀。特别是，高山冰川会侵蚀当地的景观，改变水流向下游的地形，但这种活动产生影响的速度还不确定。

发表在《地质学》杂志上的新研究将中国祁连山作为一个理想的实验，以确定由于山脉两侧冰川大小的差异，冰川侵蚀对山脉地形的影响。来自太阳的日照更多地集中在山脉的南侧，这意味着冰川比相对更冷更潮湿(来自亚洲季风)的北坡生长得更小，这种结果被称为不对称冰川作用。事实上，在北坡，冰堆积和冰融化达到平衡的点(称为平衡线高度)比南坡低200米。

来自GFZ德国地球科学研究中心的陶晶·赖博士和金伯利·胡珀特博士解释说，这种现象不是最近才发生的，相反，不对称冰川作用很可能是从晚渐新世(高达2780万年前)开始发生的，因为东亚季风从那时起就一直存在。

“由于气候变化，许多冰川正在缩小，但它们对景观的潜在影响仍不清楚，”赖博士说。“通过研究祁连山，我们发现冰川侵蚀影响了下游的河流，导致了持久的变化，即使在冰川消失后，这些变化仍在塑造地形。这种理解有助于我们了解气候变化是如何影响地球景观的，并为我们提供了宝贵的见解，让我们了解冰川、河流和地表在过去和未来是如何共同作用的。”

为了测试地形对冰川-间冰期循环的响应，研究人员使用了地形图，并根据不同的平衡线高度模拟了整个研究区域的冰川作用。两侧平衡线高度的差异越大，冰川不对称就越明显，因此流域分界线移动得更远。



a)50，000多年来山峰上不对称冰川作用的模型，在北坡有较低的平衡线高度(ELA)。b)同一时期的冰川高度模型和C)冰川融水切割的河道陡度模型。鸣谢:赖和胡珀特，2023。

赖博士和胡珀特博士发现，两个相邻流域(所有降水和径流都流入这两个流域)之间的分界线向南移动，因此流入这两个流域的河道变得更加陡峭，尤其是在北坡。这种变陡导致当地景观更深的侵蚀作用，不仅局限于经历冰川作用的地区，还包括更下游的地区。

冰川作用后地形再平衡的反应时间是由侵蚀速率和陆地抬升速率之间的差异造成的。赖博士和胡珀特博士的模型表明，虽然侵蚀在间冰期加剧，但随着时间的推移，侵蚀和隆起达到相对平衡，可能需要600多万年。这完全超过了每40，000年和100，000年一次的冰川和间冰期循环。赖博士说，“漫长的反应时间表明，冰川消失后，不对称冰川作用(通过分裂迁移)的影响不会轻易消失。”

“事实上，河流侵蚀仍然是间冰期的主导过程，分支迁移通过改变河流侵蚀的速度来影响地形演变，”赖博士补充说。“较长的响应时间意味着流域分割迁移和侵蚀率变化的影响不会轻易消失，地形会继续自我调整以适应冰川消退。这对解释一些观察数据有影响。例如，我们应该小心地将一些观察到的侵蚀速率解释为长期稳定的速率，并假设这些速率在未来不会改变。

“在这项工作中，我们只关注了间冰期地形再平衡的时间尺度，以应对不对称冰川作用。在未来，我希望对非对称冰川移动分水岭位置的时间尺度有一个彻底的了解。通过这种方式，我们可以全面了解冰川-间冰期循环期间冰川、河流和地形之间的动态相互作用。”

从全球来看，这项研究对于联系东西走向的山脉至关重要，这些山脉在其北部和南部斜坡上经历了显著的太阳照射差异，以及那些风和降水模式更侧重于一个斜坡而不是另一个斜坡的山脉。冰川和河流侵蚀影响当地景观的速度很重要，因为气候变化继续缩小冰川，大量融水被运送到下游，对沿途的环境和社区造成影响。