今年是国际冰川保护年。随着全球气候变暖，人们对冰川的关注逐渐提升，但其消融的速度却在加速。数据显示，我国冰川60年间消失约26%，联合国教科文组织报告提示，到2050年被列为世界遗产的冰川有三分之一将消失。
与此同时，冰川消融形成的冰湖持续增加，这些新生水体正迅速演变为独特的高寒水生生态系统。如果它们发生溃决，可能对下游造成重大灾害；而冰川快速消融会导致冰湖和下游水质突变，进而对区域内脆弱的生态产生影响；冰湖水体的盐度、酸碱度的变化，还可能导致区域生物多样性锐减。
厘清冰湖的水环境变化规律，是科学保护和系统管理这些脆弱水体、维系下游生态安全的基础。但冰湖形成速度快、数量多、变化迅速，科学家对它们的规律了解却才刚开始。如何找到有效、高效的监测方法，是科学家们面临的难题。
往天上“走”5公里最怕没采集到有效数据
“目前青藏高原上约有2万个冰湖，还在不断增加。”说这话时，张强弓有些迫切。他是中国科学院青藏高原研究所研究员，最初研究冰川和气候环境变化，但随着冰川消融，他发现自己的研究对象在逐渐消失。茫然中，他惊觉冰湖的变化蕴含着许多未知的奥秘，和气候环境变化有关。“同一个海拔下，已经有下游的放牧业受到影响，牛羊吃草的地方越来越局限，带来了很多的麻烦。而我们现在要做的是更多地走近冰湖、了解它们，才能知道如何去保护它们和生态。”
因此，张强弓研究小组需要定期赶到冰湖边观测点。“这些冰湖都发育在冰川的末端，一般海拔都在5000米、5500米以上，相当于往天上走5公里路。它们就在天上‘飘着’，初来者很难适应这里的环境。”张强弓说道。每次出发，团队需要先辗转抵达拉萨站点，再带上监测设备、用于湖水采样的皮划艇向冰湖深处前进。湖中央的水质相对稳定，是关键样本的来源，采集后还需长途转运，部分样本甚至要跨越千里送到检测中心，路途遥远、过程周折。
为期7天的强化观测更是一场对身体和耐力的双重考验。湖上天气瞬息万变，晴空下突降的狂风暴雨是常态，组员需要7天7夜驻守冰湖，每隔数小时采集一次水样，昼夜不停。张强弓研究小组博士研究生路子建记得，有次在纳木错监测，一位师兄采样时船身侧翻，坠入数百米深的冰湖。还好同行中有北海来的队员，凭借出色水性将人救起，上岸后两人缓了好久。“那可是冰湖啊，透心凉，大家都吓坏了。”
辛苦之余，他们最担忧的还是无功而返。冰湖的变化和高原的天气一样捉摸不透，水质也跟着瞬息万变，有可能驻守7天都无法捕捉到冰湖突变的过程。张强弓介绍：“研究冰川的时候，我们会取完整的冰芯回带实验室，里面蕴含着很多信息，但冰湖水样是否有效就说不准了。更何况广袤高原上，成千上万个冰湖亟待探索。全靠人工去做完冰湖监测，太慢了。”
通过水色“看见”水质变化科技为研究万个冰湖提供重要支撑
能不能用水色去解读水质？第一次冒出这个想法，张强弓正坐在飞机上看着下面一个又一个冰湖，每一个冰湖都很美，每一个颜色都有所不同，变化多端。“我们看到的湖泊水色变化，是否就能反映出水质的变化？”抱着这个看似天马行空的想法，张强弓开始探究可行性，并翻阅大量资料，终于找到希望。
2022年起，张强弓研究小组联合海康威视STAR科技公益，开始实践通过视频感知设备监测冰川消融和冰湖水环境变化，在廓琼岗日、枪勇、珠峰绒布等典型冰川-冰湖区成功布设臻全彩视频监测设备，实现长期、实时、高分辨监测冰湖变化。
“通过连续的高分辨率观测，我们发现湖水颜色和实测水质关联特别强。”路子建清晰记得针对枪勇冰川冰湖在2024年5月份与7月份出现的观测峰值。冰湖水色在这两个月显著改变，经过反演模型分析，精准捕捉到浊度变化。相比以往人工监测的耗时费力，这套远程监测系统极大提升了效率。
“有时候冰湖结冰又融化，时间很快，颜色在几小时内就可能发生突变，这是人力蹲守观测很难捕捉到的。”张强弓介绍，现在他们通过RGB影像与深度学习模型协同的冰湖水质监测方法，得以洞察冰湖水质的快速波动及其驱动因素。
“我们甚至可以有效地监测最偏远的小型冰川湖，捕捉湖水环境的快速变化，并直接估算某些关键水质参数，例如浊度。”张强弓研究小组发表在国际期刊学术的论文中提道，这一创新成果为探索高原生态环境变化提供了全新技术路径。如此一来，该技术有望复制到数以万计的冰湖监测研究，更全面地研究气候变化、区域小气候及其对下游的影响。
科研是一段漫长的接力赛，一批又一批科研人员用研究结果为守护冰冻圈、保护气候环境添砖加瓦。如今，张强弓研究小组已经累积了上百T的数据，并在持续“解密冰湖”。有了科技加持，这段科研之路将更有底气、更加高效，也更充满希望。但不管科技怎么发展，他们的初心始终没变——扎根雪域，用脚步丈量冰冻圈，以一份份缜密的研究成果守护生态，守护这片高原，让人类与自然和谐共生的愿景更早一点照进现实。
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