“来自天上的海啸”：能预测和规避吗？
数百万人正面临着冰湖溃决突发性洪水的威胁。目前，全球各地的科学家们正纷纷加快对该自然灾害风险及潜在预防措施的研究进程，以期最大程度地减轻其造成的危害，然而说起来容易、做起来难。
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由瑞士德语广播电视台SRF科普栏目《爱因斯坦》(Einstein)制作的纪录片中所呈现的一段骇人场景，引发了来自中国的冰川学家侯书贵的共鸣。在这段拍摄于2018年盛夏时节的画面中，座落在瓦莱州和伯尔尼高地边界处的“死亡平原”冰川(Plaine Morte glacier)因近年来加速消融而积聚的天然冰川湖突发崩塌溃坝，肆虐的冰川融水倾泻而出形成洪水，转瞬之间便席卷下游的伯尔尼山谷地区，导致伦克村(Lenk)局部地区被淹没。
这一幕让他想起了发生在中国西藏的一桩相似灾害事件：2020年6月26日，生活在西藏念青唐古拉山(Nyainqêntanglha)东部嘉黎县尼屋乡金乌措的村民在高处采集药材时，忽然看见眼前大量的水、冰体和石块以惊人的速度向下游倾泻奔腾而去。
由于气候变化和冰川消融，冰川融水会在冰川附近汇集成湖泊。然而这些通常由冰块或松散的岩石碎片沉积物所形成的天然坝围成的冰川湖，具有高度的不稳定性。一旦周边冰川的大面积崩塌、暴雨、甚至大量融雪，都可能会让冰川湖的水位骤然上升，从而导致冰湖坝体崩塌溃坝，进而引发洪水，这便是村民所亲眼见证的“冰湖溃决洪水”现象。
这种现象虽鲜为人知，却是潜伏在高山地区破坏力最大的危险之一，侯书贵解释道。他于近日刚刚亲赴瑞士巴塞尔参加了第五届国际科学电影节(Global Science Film Festival)外部链接，并在现场观看了由瑞士德语广播电视台制作的纪录片《深入冰川探险之旅》(Expedition Deep Into The Glacier)。
在2020年夏季发生于西藏的那场冰湖溃决洪水事件现场，洪水以令人难以置信的速度向下游奔流直下。据科学家郑国雄事后估计外部链接，当时的溃决洪水平均峰值排量，已经达到了每秒钟排出5602立方米的水-相当于2.3个奥运会标准游泳池能容纳的水量。幸运的是，那次事件发生在白天，而且采药的目击村民及时通知下游人员疏散，因此并未造成伤亡，但汹涌的洪水依然冲毁了下游多座村庄的民房、农田、道路、钢架桥等基础设施，同时也淹没了总投资高达840万元、已完工45%的依噶景区重点项目。
“这足以让我们反思，这种自然灾害已经存在数个世纪之久，但近年来却以一种灾难性-甚至可以说戏剧性-的方式吸引了越来越多的公众和科学家的注意，”侯书贵评价道。他目前在上海交通大学担任特聘教授，研究重点聚焦于冰芯、冰冻圈和气候变化。
尽管当前这类突发自然灾害已经对全球各地数百万人构成了威胁，但人们对它的认识还停留在一知半解、了解有限的阶段，而且对这种灾害的预测依然在很大程度上依赖于推测和猜想。不过，瑞士和其他国家的研究人员正致力于一层层解开它神秘的面纱，愈发深入地了解它潜藏的危险。
“来自天上的海啸”
引发冰湖溃决洪水的原因已经很明确：近年来随着气候变暖的加剧和冰川的加速消融，越来越多的冰川融水在冰川附近汇集成湖泊，这些天然坝随时都可能破裂乃至崩塌，在毫无征兆、无从戒备的情况下涌出大量的冰川融水。鉴于冰川湖都位于高山地区，而且该现象破坏潜力惊人，因此，联合国开发计划署将其称为“来自天上的海啸”外部链接。
不过，为什么预测冰湖溃决洪水会如此困难呢？在英国纽卡斯尔大学(Newcastle University)博士生卡洛琳·泰勒(Caroline Taylor)看来，想要准确预测这种灾害事件，涉及的变量实在太多，换而言之，“没有两次冰湖溃决洪水的爆发是相同的”，因此和其他自然灾害一样，想要针对冰湖溃决洪水建立一个单一、通用的标准预测模型，是极其困难的，几乎是不可能完成的任务。泰勒近期和同僚们刚对冰湖溃决洪水在全球范围内所构成的威胁进行了系统评估。她坦言，在设计预测模型时，如果科学家们采纳或重视某些变量、却舍弃或忽视另一些变量，那么势必会错过一部分冰湖溃决洪水事件，从而无法作出事先预警。
在今年2月发表于权威科学期刊《自然-通讯》上的研究论文外部链接中，泰勒和她的同事们绘制了全球冰湖现状、人群暴露程度和脆弱性地图，并为世界各地区冰湖溃决洪水的潜在威胁程度和破坏潜力进行了量化和排序。他们通过研究发现，全球约1500万人正面临潜在冰湖溃决洪水的威胁，其中超半数集中在印度、巴基斯坦、秘鲁和中国这四个国家。亚洲(印度、巴基斯坦、中国)高山地区喜马拉雅山脉和安第斯山脉(秘鲁和玻利维亚)的人口面临的威胁最大。在纳入评估的30个国家中，新西兰面临的风险最低，而瑞士仅高于新西兰，位居第二低。尽管如此，瑞士境内仍约有70万名居民或受到冰湖溃决洪水的波及。
最早有零星记载的冰湖溃决洪水灾害可追溯至数百年以前外部链接。然而即便是瑞士-这个在冰川动力学领域拥有大批顶尖科学家、以及在冰湖溃决洪水建模和监测方面积累了丰富专业知识的国家，也无法做到完全准确预测灾难的发生。
“想找到一套‘一刀切’、放之四海而皆准的解决方案，纯粹是一种幻想，”苏黎世联邦理工学院(ETHZ)的冰川学家毛罗·韦尔德(Mauro Werder)表示，谈到冰湖溃决洪水的预测，科学家们所面临的最大的挑战，就是现有技术无法精准地观测到冰川下方因冰融形成的通道和洞穴内部的细微变化。
按照韦尔德的解释，在冰川下方、或者冰块和基岩之间的接口处有无数道非常细小的裂缝，这些裂缝处于永久的动态过程中，不断地发生变化和位移，从而促成了冰川湖的形成和演化。然而，科学家们只能通过监测把握一个裂缝和冰川湖变化的大致趋势，但他们不知道这些目前宽度只有几厘米的裂缝是否以及在未来多长时间内演变为多大，冰川融水是否会通过这些裂缝缓慢排出，还是会在短时间内迅速积聚、以至于达到一个临界水平从而引发洪水灾难。“我们无法预测，(因此导致的冰湖溃决洪水)也许永远都不会发生，也许会一次、甚至多次发生，”他说。
下列照片集展现了研究人员深入“死亡平原”冰川评估通道和洞穴情况的场景：
昂贵的试验
2008年，伯尔尼当地政府决定耗资1500万瑞郎启动一套应急项目：在伯尔尼州阿尔卑斯山区的梅腾山(Mättenberg)侧翼建造一条2.1公里长的排水渠道，借此将下格林德尔瓦尔德冰川(Lower Grindelwald Glacier)融水积聚而成的冰川湖适量排放、降低水位，以解除其长久以来给坐落于下游山谷的吕茨纳塔尔村(Lütschental)带来的威胁。遗憾的是，据韦尔德称，该隧道只运作了短短几年就失效了，原因就在于，近些年下格林德尔瓦尔德冰川退缩消融的速度比预期的还要快得多。
瑞士德语广播电视台SRF科普栏目《爱因斯坦》所拍摄的纪录片则呈现了另一项雄心勃勃的瑞士试验：2019年，伯尔尼当地政府再度斥资200万瑞郎开凿出一条长达1.3公里的人工排水沟渠。
“死亡平原”冰川绵延在伯尔尼州和瓦莱州之间，每年夏季积聚的水量都会超过10亿升-这些水很可能会突然冲破冰坝、导致洪水爆发。修建这条人工排水沟，就是为了减轻“死亡平原”冰川融水形成的冰湖连年发生溃决洪水的风险，以及对下游伦克村构成的持续威胁。该项目得到了瑞士联邦森林、雪与景观研究所(WSL)专家团队提供的科学支持外部链接。
截至目前，这条排水渠的效果究竟能持续多久，依然悬而未知。但它已经相继受到了不少尖锐批评和质疑，比如，“死亡平原”冰川附近冰湖所构成的溃决洪水风险，是否存在高估和夸大的成分外部链接？在无法预测使用年限的前提下，耗资如此庞大去挖凿一条人工排水沟渠，是否真的物有所值？
来自中国的冰川学家侯书贵认为，这种针对冰湖溃决洪水灾害的预防性措施，绝不应该在成本效益的基础上去进行评估和验证，因为根本就不存在一次性解决办法。“任何缓解措施的效力都可能是暂时性的，但却是必要的，”他补充道。
可在下方观看纪录片《深入冰川探险之旅》，跟随科普栏目《爱因斯坦》记者深入“死亡平原”冰川腹地100米深度、迷宫一般的洞穴系统内体验一次惊心动魄的科学之旅。
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深入冰川探险之旅
许多冰湖尚处于“监测盲区”
侯书贵强调指出，科学家们已达成共识：在气候变暖、变湿日益加剧的情况下，无论是现有冰湖的规模、还是未来新增冰湖的数量，都很有可能呈现增长之势，冰湖溃决洪水的爆发也会愈发频繁。
卡洛琳·泰勒则表示，如果在冰湖附近定居人口持续增长的同时，不针对冰湖水位上升采取人工排放等任何缓解措施，那么未来几年，世界各地将会有更多的人面临冰湖溃决洪水灾难的威胁。
从历史角度来看，冰岛和北美科迪勒拉山脉地区被视为冰湖溃决洪水频发的“活跃地区”。
然而英国纽卡斯尔大学的卡洛琳·泰勒认为，这一结论很难说是某些国家长期如实记录、而有些国家则无据可查的结果，还是全球各地爆发的冰湖溃决洪水事件在频率和规模方面的真实反映。
许多冰湖溃决洪水灾害因发生在高海拔地区，或未被察觉，或无准确记录，因此截至目前，科学界仍然没有形成一个完整、详实的历史盘点性冰湖溃决洪水事件数据库。
泰勒和她的同事们在最新刊登的全球冰湖溃决洪水灾害评估论文中强调称，从需要监测的潜在冰湖溃决洪水爆发地点来看，亚洲高山地区和安第斯山脉的此类灾害事件记录不完整，且研究不足，数据稀疏。当地作为冰湖溃决洪水危险性较高的“热点地区”，有必要展开更详细的研究。
和中国、印度这种幅员辽阔的大国相比，瑞士对冰湖的监测要相对容易得多。得益于瑞士旅游开发程度高，即便是人迹罕至的冰湖也很容易抵达。反观中国或印度，很多冰湖所在地几乎与世隔绝，无论是研究人员实地探测、还是常设监测站点，成本都会很高。此外，亚洲高山地区地缘政治的紧张局势，也对冰湖监测构成了阻碍。
不过，泰勒对未来的冰湖监测持乐观态度。在她看来，目前的冰湖监测已实现了跨越国界，譬如印度和不丹之间就做到了顺畅沟通和数据共享-这在过去是无法想象的。“我们正朝着正确的方向前进。”
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(编辑：Sabrina Weiss和Veronica DeVore）
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