为此,“高原生长与演化”任务中国科学院青藏高原研究所碰撞隆升及影响团队通过现场实地调查,在堵江点附近架设宽频带地震台站,对地震信号进行能量计算和受力过程反演等分析,结合第二次青藏高原综合科学考察研究雅江堵江应急科考队连续四年的综合科考成果,刻画了2021年冰崩堵江事件的发生过程。该研究采用地震波研究地表环境相关地质灾害事件,在学科融合以及地球多圈层相互作用研究方面具有重要的理论创新性和应用价值。
图1 (a)研究区构造图和台站分布图。黑色三角形表示我们沿大拐弯部署的宽频带地震台站,灰色曲线表示断层分布(Ding et al., 2001)。红色矩形表示图(b)所示的区域。(b)沿色东普沟(SDP)发生的冰崩的源头和堵江位置,虚线表示冰崩体从源头到堵江口的路线。
图2显示的是不同地震台站记录的地震波时间信号和距离6公里的加拉村台站记录的频率信号。与常规地震波形相比,这些波形直达P波和S波信号不明显,呈现纺锤形;持续时间250-300秒,是同等量级地震信号的10倍;水平分量振幅较大,是垂直分量振幅的2倍。根据地震波振幅能量和距离衰减经验函数,获得碎屑流体积约为50×106m3。
该结果表明,2021年冰崩堵江事件的发生过程包括三个阶段(图3):第一阶段,低频信号比高频信号到达时间早约30s,表明冰川上部海拔高度约为6公里的冰川物质发生整体崩塌,没有产生大量碎屑物质;第二阶段,冰崩体强烈铲刮、侵蚀色东普沟的冰碛物,在陡坡发生加速、在缓坡发生减速、在重力和摩擦力处于平衡时发生稳速滑移;第三阶段,碎屑物冲出沟口,进入雅鲁藏布江,撞击对岸,堆积形成堵江坝。
该成果以“Source processes associated with the 2021 glacier collapse in the Yarlung Tsangpo Grand Canyon, southeastern Tibetan Plateau”为题,发表在《Landslides》期刊上。中科院青藏高原研究所白玲研究员为第一和通讯作者,博士生江勇和James Mori教授(卢嘉锡国际团队成员)为合作者。该研究获第二次青藏高原综合科学考察研究(2019QZKK07)、国家自然科学基金(42130312, 41988101)、王宽诚率先人才计划卢嘉锡国际团队(GJTD-2019-04)项目的联合资助。
第二次青藏高原综合科学考察研究围绕青藏高原地球系统变化及其影响这一关键科学问题,聚焦隆升后的西风-季风协同作用、亚洲水塔变化与影响、生态系统与生物多样性变化、人类活动对环境影响与适应、灾害风险与应对等问题,重点考察研究过去50年来环境变化的过程与机制及其对人类社会的影响,提出战略资源远景评估和绿色发展途径科学方案,进行综合科学观测和灾害预警示范,构建保障亚洲水塔与生态屏障安全的青藏高原环境变化应对科学工程。