冰川的“戶籍”——冰川編目

小琪

眾所周知，在極地和許多高山地區(qū)分布著大大小小的冰川。這些冰川是氣候變化最敏感、最直接的信息載體，冰川的進(jìn)退顯著影響著海平面的升降，而且冰川儲存著世界近七成的淡水資源，深刻影響著淡水資源的利用。

因此，登記全球冰川的信息并且監(jiān)測它們的變化是一項意義重大的事。好在，冰川個體所具有的地理學(xué)信息和物理學(xué)特征，例如地理坐標(biāo)、高程范圍、規(guī)模大小等等，幾乎就是它們獨一無二的“身份證明 ”。將這些身份信息登記歸檔，就是給予冰川所謂的 “戶籍”——冰川編目。

世界冰川編目（WGI）的發(fā)展歷程

1894年，隨著瑞士蘇黎世第六屆國際地質(zhì)大會國際冰川委員會的成立，大規(guī)模系統(tǒng)冰川監(jiān)測拉開了序幕。但是事實上由于兩次世界大戰(zhàn)以及全球各地區(qū)頻繁的內(nèi)戰(zhàn)消耗，20世紀(jì)上半葉冰川的監(jiān)測工作幾乎沒有什么進(jìn)展，陷入停滯。

1955年，國際地理物理年（1957-1959年）專門委員會首先在關(guān)于冰川學(xué)和氣候的決議中，要求各國對冰川的位置、高度、面積和體積以及活動情況進(jìn)行登記。但是此后數(shù)年間，這項工作仍然缺乏有效的人才組織和領(lǐng)導(dǎo)。國際水文十年（1965-1974年）期間，聯(lián)合國教科文組織（UNESCO）與國際科學(xué)水文學(xué)會（IAHS）合作出版了一系列技術(shù)指南，介紹了監(jiān)測世界冰川的新方法，并呼吁在全球范圍內(nèi)清點固體形態(tài)的淡水資源。1975年國際冰川目錄臨時技術(shù)秘書處（TTS）在瑞士設(shè)立，正式開啟了世界冰川編目（WGI）的匯編項目。

在TTS開始之前的幾年里，WGI的主要發(fā)起人瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院地理系教授弗里茨·穆勒及其工作人員就根據(jù)聯(lián)合國教科文組織1970年發(fā)布的指導(dǎo)方法編制了一份瑞士冰川編目。瑞士冰川編目的匯編經(jīng)驗在某種程度上促使TTS改變了1970年的指導(dǎo)方針，并發(fā)布了新的《世界冰川目錄數(shù)據(jù)匯編和組合指南》，主要是增加了冰川高程中值這項參數(shù)。然而故事從此并非一番風(fēng)順，1980年弗里茨·穆勒因心臟病猝然離世，留下未盡的事業(yè)。

同時，在資本世界80年代初普遍的經(jīng)濟(jì)衰退使WGI的資助遭遇困境。在這期間，TTS主管的WGI項目和瑞士水利水文和冰川實驗室（VAW/ETHZ）主管的冰川波動永久服務(wù)（PSFG）項目合并重組，由ETH主任威爾弗里德·海伯利領(lǐng)銜，他后來負(fù)責(zé)起草了IPCC第三次和第五次評估報告。

需要了解的是，傳統(tǒng)的冰川編目方法，不僅費時，而且代價昂貴，不論是用直接的野外制圖，還是通過低空航攝像片判讀都是如此，這在80年代前極大地限制了冰川編目的數(shù)據(jù)獲取與制圖。20世紀(jì)70年代后期，美國的航天技術(shù)漸趨成熟，搭載著美國地質(zhì)調(diào)查局（USGS）和國家海洋與大氣局（NOAA）影像衛(wèi)星的航天器相繼發(fā)射，1977年開始應(yīng)用到冰川衛(wèi)星圖像采集和制圖工作中。

1986年TTS改稱世界冰川監(jiān)測服務(wù)處（WGMS） ，組織和協(xié)調(diào)各國的冰川編目，經(jīng)費由聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署（UNEP）和科教文組織及若干參加國贊助。1989年，具有里程碑意義的第一版WGI問世，它所包含的關(guān)于冰川的參數(shù)信息比世界上任何其他單一數(shù)據(jù)源都要多。

1999年起， USGS基于搭載在Terra衛(wèi)星上的ASTER傳感器獲取的冰川數(shù)據(jù)發(fā)起了全球陸地冰測量空間（GLIMS）項目3，新的冰川數(shù)據(jù)庫補(bǔ)充了形狀文件形式的冰川輪廓，稱倫道夫冰川編目（RGI），2017年7月更新至第六版，該數(shù)據(jù)庫是WGI成果的一部分，其管理和開發(fā)由美國國家冰雪數(shù)據(jù)中心（NSIDC）負(fù)責(zé)。

兩次中國冰川編目

中國是中、低緯度山地冰川面積最大的國家，是除格陵蘭和南極冰蓋之外最重要的冰川集結(jié)地，因此我國冰川的調(diào)查和編目對本國和世界都是一項十分重要的基礎(chǔ)性工作。

我國科技工作者于1958年就已認(rèn)識到這項工作的重大意義，但由于當(dāng)時觀測手段的局限性，過去出版的冰川條數(shù)和面積數(shù)據(jù)被大大低估了。1978年，瑞士召開了19個國家參加的國際冰川編目工作會議。經(jīng)中國科學(xué)院和外交部聯(lián)合報請國務(wù)院批準(zhǔn)，決定由當(dāng)時的中國科學(xué)院蘭州冰川凍土研究所所長施雅風(fēng)率團(tuán)與會，并代表中國正式承擔(dān)中國境內(nèi)的冰川編目任務(wù)，由此開始編制第一次中國冰川編目（CGI-1）。

1988年中國加入世界數(shù)據(jù)中心，開始收集、交換和共享包括冰川凍土學(xué)科在內(nèi)的科考數(shù)據(jù)，這也促成了WGI-1989的出版。四十余位科技工作者歷經(jīng)二十年的艱苦努力，于1999年出版了第一次中國冰川編目8卷18冊，2002年出版了怒江和瀾滄江、雅魯藏布江和印度河上游的3卷3冊資料，完成了中國冰川編目的建庫工作。項目科研成果被評為1999年中國基礎(chǔ)科學(xué)研究十大新聞之一。

CGI-1數(shù)據(jù)源主要為1950-1980年代的航攝地形圖和航空像片，以手工量算為主要手段完成。然而為適應(yīng)現(xiàn)代遙感和地理信息系統(tǒng)技術(shù)，對冰川變化信息進(jìn)行實時的監(jiān)測與挖掘，為我國水資源的利用提供參考依據(jù)，更對我國西部開發(fā)、重振絲綢之路等重要戰(zhàn)略提供決策支持，中國科學(xué)技術(shù)部于2006年啟動了題為《中國西部冰川資源及其變化的調(diào)查》的項目，旨在匯編中國第二個冰川編目（CGI-2）的大部分內(nèi)容，同時對CGI-1的成果進(jìn)行數(shù)字化掃描和編譯。在以秦大河院士為組長的專家組的指導(dǎo)和項目負(fù)責(zé)人劉時銀研究員的帶領(lǐng)下，于2014年發(fā)布中國第二次冰川編目。我國成為首個完成兩次冰川編目的國家。

冰川編目的參數(shù)

自1989年第一個WGI問世以來，冰川編目就遵循著一套基本的數(shù)據(jù)參數(shù)，后來的WGI以及各國各地區(qū)的冰川編目都援引這一套參數(shù)指標(biāo)，并依據(jù)特殊情況備注額外的參數(shù)信息，以做到更加詳實的記錄，更好的服務(wù)于水資源利用、氣候變化研究、生態(tài)環(huán)境建設(shè)等等涉及國計民生的領(lǐng)域。

除了我們可以想見的諸如冰川編號和類型、經(jīng)緯度、高程、長寬、面積、坡度、坡向等等地理參數(shù)外，早期的冰川編目還包含有許多關(guān)于當(dāng)時的航攝照片和數(shù)據(jù)處理媒介的信息，例如照片類型、拍攝時間、打孔卡（20世紀(jì)被廣泛應(yīng)用的機(jī)械計算機(jī)數(shù)據(jù)處理方式）數(shù)、打孔卡運行次數(shù)等等。后來隨著遙感技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，這些額外的參數(shù)信息變成衛(wèi)星名稱、影像時間等等。