高海拔山区冰川、多年冻土和富冰碛物斜坡的崩塌在一定程度上加速了冰川消融。尽管被认为是罕见的,但由于气候变化,富冰边坡的崩塌比通常认为的要频繁得多。例如,位于青藏高原阿鲁山脉的两条相邻的山岳冰川,以大体积和低表面坡度为特征,在2016年发生了惊人的崩塌。尽管这些崩塌背后的机制已经引起了广泛的关注,但由于多物理过程的复杂相互作用,此类富冰边坡失稳机理尚未完全阐明,且缺乏定量评估此类边坡稳定性的方法。
参考阿鲁冰川的崩塌机制,香港科技大学张利民教授团队提出了一个概念模型,并通过热-水-力耦合模拟来量化富冰斜坡的稳定性。模拟算例表明,阿鲁-1和阿鲁-2在2016年夏季面对融水和雨水时具有相似的稳定性,解释了它们为什么仅在约2个月的时间内相继坍塌。此外,由于2016年夏季融水和雨水的影响,阿鲁冰川的安全系数可能下降了50%以上。这强调了在富含冰的斜坡系统中水入渗的重要性。除了在富冰区斜坡稳定性评价方面取得进展外,提出的方法在二维框架下也较好地再现了两条冰川的崩塌区。模拟结果与实际情况的一致性证实了所提方法的可靠性。此外,该方法能够将与气候相关的变量纳入到富冰边坡稳定性的评估中,包括融水、降水、气温、冰川表面反照率和风速等元素。
研究方法很好地捕捉了温度变化、降雨和融水对失稳事件的影响,在评估类似于阿鲁冰川的富冰斜坡潜在崩塌区方面具有很大的潜力。此外,利用最新的全球气候再分析数据集展示了气候变化在著名的阿鲁事件中的作用。相关研究成果发表于《Engineering
Geology》[1]。
[1] A Conceptual Model for Evaluating the Stability of High-Altitude
Ice-Rich Slopes Through Coupled Thermo-Hydro-Mechanical Simulation