在气候变暖与冰川广泛退缩的背景下，过去几十年全球冰湖经历了快速形成和扩张。不稳定的坝体条件与围岸环境对冰湖造成扰动，全球已累计报道超过3000起源自冰碛湖和冰坝湖的溃决洪水事件，对下游基础设施和人类社区造成严重影响。详细的冰湖水深调查对于评估冰湖风险和模拟潜在溃决洪水非常重要。然而高海拔山区环境异常艰苦，很难对冰湖水深进行全面和系统的实地测量。
为此，第二次青藏科考“亚洲水塔动态变化与影响”任务“亚洲水塔变化及其广域效应”专题、中国科学院青藏高原研究所环境变化与多圈层过程团队构建了冰湖水深分布概念模型，可准确估算冰湖水量、水深。其基本原理是冰湖体积-面积的幂律关系显示冰湖的标准湖盆形状应近似于半球体或锥体。
图1 冰湖水深分布概念模型与不同模型之间的连续过渡体
通过调查统计全球冰湖测深数据，研究冰湖体积-面积和面积-最大深度经验关系，科研人员进一步为冰坝湖、冰面湖、冰川末端接触湖等5种不同类型冰湖定义了9种不同的概念模型。首先找到描述冰湖湖盆最适用的概念模型，再将其嵌套到实际的冰湖形状中，估算得到湖盆内任意点的水深。通过实测点与模拟点的对比评估，一致认为基于几何近似法构建的冰湖水深分布概念模型具有较高适用性，从标准体嵌套到实际冰湖水深的过程中，产生的体积和水深误差在 10%左右。
该研究构建的冰湖水深分布模型对于理解冰湖的形成演化具有重要意义，有利于构建冰川-冰湖相互作用模型。冰湖水深分布模型可促进冰湖溃决洪水的全过程建模研究，如冰崩-涌浪-坝体侵蚀-下游洪水演进的链式过程，提高模拟精度。
图2 典型冰湖的水深分布模拟以及与实测水深的点对点比较
上述研究成果以“A conceptual model for glacial lake bathymetric distribution”为题，近期在国际期刊《The Cryosphere》上发表。我所与兰州大学联培博士生张太刚为第一作者，王伟财研究员为通讯作者。该研究获得第二次青藏高原综合科学考察研究（2019QZKK0208）、中国科学院国际伙伴计划（131C11KYSB20200029）等项目的支持。
