冰川覆盖了地球陆地面积的11%，是地球上水圈的重要组成部分，世界上许多重要河流的水文过程都受到了山区冰雪作用的影响，它作为固体淡水资源日益为人们所重视。伴随全球变暖，以积雪、冰川融水为主的河流水文过程已经变得更加复杂。其中，以积雪融水为主的河流，表现为气温上升使得上游山区雪线上升、积雪覆盖面积和雪深下降、积雪覆盖历时减少、降雪率和雪水当量减少，从而使得冬春季最大径流前移并伴随融雪径流显著增加，同时也造成夏季径流减少。而以冰川融水补给的河流，径流响应表现为6-9月径流量明显增大，汛期洪水增多。同时，在其融水补给河川径流的同时，也常伴有冰川湖突发洪水和泥石流等灾害。

然而，从各流域不同冰川覆盖率径流变化特征表明，那些冰川覆盖率较高的流域，观测到融水径流多呈现增加并仍将在未来一定时期保持较高增加趋势，同时河流峰值出现的时间也较晚。像阿尔卑斯山和喜马拉雅山冰川覆盖度在10%以上的流域，径流量均存在增加趋势。如冰川面积约占34%的喜马拉雅山Langtang流域，至2050之前径流仍将保持较高增长趋势，再如加拿大Yukon西南山脉冰川覆盖面积30%以上的几个流域，未来径流预计仍将增长1.5~2倍。而且，冰川所占流域比例越高，径流增加也越大。但是，值得指出的是，随着冰川消融加速和面积收缩，冰川径流在未来一定时期将达到峰值并随后开始减少，如智利的Juncal流域（冰川覆盖面积14%），研究结果显示，未来一段时间流域径流将明显下降。然而，在部分冰川覆盖率较低的流域，观测到的径流增加不明显，甚至部分河流已经出现冰川消融拐点，径流表现为明显下降。如阿尔卑斯山冰川覆盖度在10%以下的流域，径流量呈明显减少趋势。中亚天山的Karatal河流域，冰川面积比例在2%以下的子流域，径流也表现为明显的下降。就我国部分地区而言，如发源于东天山的哈密头道沟流域，冰川面积比例不足1%，径流量在1998年后减少了12.5%。再如祁连山石羊河流域，过去30年冰川缩小了38%，流域冰川面积不到1%，已经达到冰川消融拐点，近年来石羊河径流也呈现减少趋势。有学者预计，至2100年全球除南极以外的高山冰川和冰盖都将经历显著的冰川损失，届时，大部分地区径流将呈现明显下降，仅有一些高纬度地区的河流径流量有所增加。

天山作为“中亚水塔”，是中亚众多河流的发源地，为该地区1亿多人口提供了淡水资源。同时，天山作为世界上距离海洋最远的山系，也是受全球升温影响最为敏感的地区之一。深入开展中亚天山地区冰川积雪变化特征分析、冰雪变化及对下游径流的影响机理研究，对了解和掌握未来水资源变化，提升管理水平具有重要意义。那么，全球变暖背景下，天山地区冰雪发生了怎样的变化，在持续加速退缩还是在减缓？不同冰川面积覆盖下的河川径流又是怎样变化的？在国家自然科学基金和中国科学院重点部署项目的资助下，荒漠与绿洲生态国家重点实验室陈亚宁研究员团队对天山阿克苏的两大典型支流—托什干河（上游冰川比例为3.66%）和库玛拉克河（上游冰川比例为16.34%）流域的冰川变化进行了研究，系统分析了在1979-2015年不同时间尺度下径流变化及其影响因素，通过统计学方法和最大熵原理重建了近40年上游山区冰川物质平衡，并通过敏感性模型反映径流对不同季节积雪面积和雪深变化的敏感性，综合考虑了对径流变化产生直接影响的积雪（面积和深度）融水、冰川融水（冰川物质平衡）和降水变化三个因子，深入探究了气温和降水在不同时间和空间尺度上对冰川和积雪的影响机制。

研究结果显示：（1）1979-2015年，冰川覆盖比例较小的托什干河流域表现为冬/春季积雪覆盖面积和雪深下降、积雪覆盖历时缩短，春季融雪径流提前和增大，而夏季径流明显减少；而以冰川融水为主的库玛拉克河径流自2002年以来，夏季径流表现为显著的减少。（2）对不同时段的径流变化分析表明，1979-2002年期间，托什干河和库玛拉克河径流均呈现显著增加趋势，分别达0.57×10⁸m³/a和0.66×10⁸m³/a。然而，2002-2015年，这两条河径流均表现为明显减少，约为1.02×10⁸m³/a。（3）就托什干河而言，1979-2002年间，春季和夏季径流的显著上升主要与春季融雪径流增大和夏季降水的增加有关；而2002年以来，春季径流的显著减少主要与春季降水的显著减少以及冬/春季积雪面积和雪深的显著减少有关，而夏季径流的减少主要由夏季冰川和积雪融水减少所致。而库玛拉克河，1979-2002年，夏季气温的显著上升导致冰雪融水径流增大，是引起该时期年径流量显著增加的主要原因。然而，自2002年以来，库玛拉克河夏季径流的减少主要与冰川主要分布区（海拔高度3500-4500m）的夏季气温明显下降、零度层高度降低有关。夏季气温的降低的同时，积雪覆盖面积和雪深显著增加，致使该时期年均冰川物质平衡由-0.57m减至-0.37m。

本研究项目受到国家自然科学基金(U1903208, 41630859)和中国科学院重点部署项目(ZDRWZS-2019-3)共同资助；相关研究成果以“Recent Changes in Water Discharge in Snow and Glacier Melt-Dominated Rivers in the Tienshan Mountains, Central Asia”为题发表于《Remote sensing》。文章链接：