全球无冰地形揭示目前被冰覆盖地带未来形成大量湖泊的潜力

冰层下的隐藏世界

随着气候变暖导致冰川缩小，它们不仅是在失去冰体——还在揭示一片全新的地貌。本文提出了一个表面上看似简单但影响深远的问题：当今冰川之下的地面实际上是什么样子，冰融化后会显现出什么？这些答案对于未来海平面、新的湖泊与河流、自然灾害风险以及人类如何利用或保护这些新出现的土地都至关重要。

全球范围内窥视冰川之下

直接测量冰川下方地形极为困难；世界上只有约2%的冰川有此类观测数据。早期的全球估算依赖简化的物理模型和有限数据，导致的基岩图有时会出现不现实的特征，例如相邻冰川之间的尖锐“墙”或不自然的平坦床面。在这项工作中，作者采用更为先进的三维冰流模型，在高性能图形处理器上运行，并由机器学习引导，以重建全球超过20万条冰川（不包括格陵兰和南极的大冰盖）下方的隐蔽地形。他们结合了基于卫星的高程模型、冰川边界、冰流速度、表面高度变化以及数百万点的冰厚测量，生成了一个物理上自洽的无冰地形图，称为TOPO-DE。

揭示山谷、盆地与未来湖泊

新地图比以往产品更清晰、更真实地展示了典型的冰川地貌——U形谷、圆形冰斗和深切的超侵蚀盆地。许多结束于海洋的冰川位于延伸至海平面以下的深槽中，而山区冰川常覆盖可在冰消退后盛水的碗状凹地。研究团队采用“填满盆地”的方法，识别如果所有冰川融化并且基岩不发生变化，水会自然积聚的地点。他们发现约有56,000个潜在的新湖泊面积超过0.05平方公里，总面积约40,000平方公里——相当于从今天冰川下方显露出的土地的约6%，约为当前无冰土地上湖泊覆盖比例的三倍。

水量储存、灾害与区域差异

这些潜在湖泊合计可储存大约3,138立方公里的水。由于其中一部分水会滞留在海平面以上而不流入海洋，这些湖泊将使全部冰川融化所致的有效海平面上升减少大约7毫米，即约2%。未来湖泊水量最大的地区包括阿拉斯加、南部安第斯山脉和加拿大北部的北极地区，这些区域今天就已有许多由冰川补给的湖泊。海洋性气候地区，如阿拉斯加沿岸、冰岛、新西兰和南部安第斯，利于强烈的冰川侵蚀和大型冰碛堆的形成，从而产生尤其深且潜在的大型湖泊。相反，某些中纬度陡峭的山区（如北美和欧洲的部分地区）尽管冰川众多，但每单位冰川面积所含的湖泊体积较小。

山区湖泊带来的日益增长的风险

其中最紧迫的影响之一是灾害风险。在“高山亚洲”——下游人口稠密的地区——许多最大的潜在湖泊集中在冰川舌部较低处，那里的河谷宽阔且冰碛堆很高。这类环境易发冰川湖溃决（GLOF），即水体突然释放，可能摧毁下游社区和基础设施。新地图表明，随着冰川后退，亚洲、阿拉斯加、新西兰及其他陡峭山区的冰碛和基岩阻挡湖泊很可能在冰川前缘扩展或新形成。尽管其中一些湖泊可用于蓄水、水电或旅游，但随着永久冻土融化和山坡变得不稳定，它们也会增加遭遇洪水和滑坡诱发波浪的风险。

更清晰的全球冰体现状与未来

除了湖泊之外，这项研究还改进了对全球冰川实际储冰量的估计。作者估算全球冰川总体积约为149,000立方公里，如果这些冰全部融化并流入海洋，相当于造成约308毫米的全球海平面上升。这个全球总量与近期研究一致，但显示出重要的区域差异——例如高山亚洲和北极的一些地区可能比早期估算的冰量更少，而其他地区则更多。总体而言，这张新的冰川基床图为未来关于海平面上升、水资源、自然灾害以及冰川持续退缩时新露出的地貌演变等研究提供了强有力的基础。

引用: Frank, T., van Pelt, W.J.J., Rounce, D.R. et al. Global glacier-free topography reveals a large potential for future lakes in presently ice-covered terrain. Nat Commun 17, 3985 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-72548-9

关键词: 冰川退缩, 冰下地形, 未来冰川湖, 海平面上升, 冰川湖溃决