DOI: https://doi.org/10.5194/tc-20-551-2026
تاريخ النشر: 2026-01-22
المؤلف: Motilal Ghimire وآخرون
الموضوع الرئيسي: دراسات وملاحظات الكريوسفير
نظرة عامة
تكشف الأبحاث حول ديناميات تغطية الثلوج والأنهار الجليدية في حوض كارنا لي العلوي (UKB) من 2002 إلى 2024 عن انخفاض كبير في مساحة المناطق المغطاة بالثلوج (SCA) ومساحة الأنهار الجليدية، مدفوعًا بشكل أساسي بارتفاع درجات الحرارة. تستخدم الدراسة تقنيات الاستشعار عن بعد وبيانات نظم المعلومات الجغرافية، مما يشير إلى انخفاض سنوي في SCA بحوالي 3.99 كم²، مع حدوث أكبر الانخفاضات خلال أشهر الرياح الموسمية (يوليو-سبتمبر). يبرز ارتباط سلبي قوي (r = -0.59 إلى -0.77، p < 0.05) بين تغطية الثلوج ودرجة الحرارة تأثير تغير المناخ، مما يؤثر بشكل خاص على المناطق ذات الارتفاعات المتوسطة إلى العالية (3000-5000 م فوق مستوى سطح البحر). لقد انخفض متوسط مساحة الأنهار الجليدية من 119.05 هكتار في 2000 إلى 100.47 هكتار في 2023، مع هجرة خط الثلج لأعلى بمعدل حوالي 5.16 م سنويًا مما يشير إلى فقدان تدريجي للثلوج في الارتفاعات المنخفضة. تسلط النتائج الضوء على ضعف الغلاف الجليدي في UKB، متوقعة انخفاضات محتملة في مساحة الأنهار الجليدية بنسبة 47%-69% وSCA بنسبة 19%-30% بسبب الاتجاهات المستمرة في الاحترار (∼0.0643 °C سنويًا فوق 5000 م فوق مستوى سطح البحر). يشكل هذا التحول من هيدرولوجيا تهيمن عليها ذوبان الثلوج إلى نظام تهيمن عليه الأمطار مخاطر على الأمن المائي الإقليمي ويزيد من تكرار الأحداث الجوية المتطرفة. تؤكد الدراسة على الحاجة الملحة لاستراتيجيات إدارة موارد المياه التكيفية والمراقبة المستمرة للتغيرات الجليدية للتخفيف من الآثار المستقبلية على الهيدرولوجيا والزراعة في المنطقة.
مقدمة
تسلط المقدمة الضوء على الدور الحاسم للثلوج والأنهار الجليدية في المناطق الجبلية كمخازن مياه عذبة حيوية. تعتبر المياه الناتجة عن ذوبان هذه المصادر ضرورية للحفاظ على تدفقات الأنهار ودعم النظم البيئية downstream، كما أشار Immerzeel et al. (2020)، Wester et al. (2019)، وPritchard (2019). على وجه الخصوص، تعتبر مياه ذوبان الثلوج والأنهار الجليدية في الهيمالايا حيوية لسبل عيش الملايين في نيبال والهند والصين، حيث توفر موارد أساسية مثل مياه الشرب، والري، والطاقة الكهرومائية، وخدمات النظام البيئي المختلفة (Bolch et al.، 2007؛ Bookhagen وBurbank، 2010).
تؤكد هذه الفقرة على الآثار الكبيرة لانخفاض مدى الثلوج والأنهار الجليدية، مما يشكل تهديدًا لتوافر المياه والأمن الغذائي في هذه المناطق. قد يكون لهذا الانخفاض عواقب بعيدة المدى على كل من السكان البشر والأنظمة البيئية المعتمدة على هذه الموارد المائية العذبة.
طرق البحث
في هذه الدراسة، تعتبر تغطية الثلوج والأنهار الجليدية مكونًا موحدًا من الغلاف الجليدي نظرًا لأدوارها الوظيفية المماثلة. تستخدم الأبحاث تقنيات الاستشعار عن بعد لتحليل ديناميات الغلاف الجليدي. على وجه الخصوص، يتم استخدام صور الأقمار الصناعية لإنشاء بيانات زمنية حول تغطية الثلوج والثلوج، واستخراج درجات حرارة سطح الأرض، ورسم خرائط أحواض الأنهار الجليدية، مما يوفر تقييمًا شاملاً للتغيرات الجليدية على مر الزمن.
تسمح الطرق المستخدمة بفحص مفصل للتفاعلات بين ديناميات الثلوج والأنهار الجليدية، على الرغم من أن الدراسة تعترف بالقيود المحتملة الموجودة في بيانات الاستشعار عن بعد، مثل قيود الدقة والتداخل الجوي، والتي قد تؤثر على دقة القياسات المستخلصة.
مناقشة
تسلط المناقشة الضوء على الدور الحاسم للثلوج والجليد الجليدي في تنظيم المناخات الإقليمية والعالمية، ودعم النظم البيئية، وتأثير أنماط الطقس المحلية. إن التغيرات في تغطية الثلوج والأنهار الجليدية في الهيمالايا لها آثار كبيرة على ارتفاع مستوى سطح البحر، والسياحة، والديناميات الهيدرولوجية، خاصة في حوض كارنا لي العلوي، الذي يمثل تمثيلًا ناقصًا في الأبحاث الحالية. تؤكد الورقة على الحاجة إلى دراسات شاملة تدمج بيانات الاستشعار عن بعد بالأقمار الصناعية مع نماذج المناخ لفهم آثار التغيرات الجليدية على موارد المياه والمجتمعات المحلية.
تشير النتائج إلى انخفاض عام في تغطية الثلوج عبر حوض كارنا لي العلوي من 2002 إلى 2024، مع تباين كبير بين السنوات وانخفاض ذو دلالة إحصائية خلال فترة يوليو-سبتمبر. تكشف الدراسة عن ارتباط سلبي قوي بين تغطية الثلوج ودرجة الحرارة، خاصة في الارتفاعات المتوسطة إلى العالية، حيث تؤدي درجات الحرارة المرتفعة إلى تفاقم ذوبان الثلوج وتراجع الأنهار الجليدية. يبرز هذا الاتجاه الحاجة الملحة لإجراء أبحاث مستهدفة في المنطقة لتطوير استراتيجيات التكيف الفعالة ومعالجة الآثار الاجتماعية والاقتصادية لتغيرات الظروف الجليدية على السكان المحليين المعتمدين على موارد المياه المغذية من الأنهار الجليدية.
القيود
تعترف الأبحاث بوجود قيود كبيرة بسبب تأثير الغطاء السحابي على الاستشعار عن بعد البصري، خاصة خلال موسم الرياح الموسمية، مما يحد من توفر صور لاندسات الواضحة. يمكن أن تؤدي هذه القيود إلى تقدير منخفض لتغطية الثلوج وعدم دقة في تقييم أنماط الثلوج مكانيًا وزمنيًا. استخدمت الدراسة بشكل أساسي صورًا خالية من السحب من يناير إلى مارس ومن أكتوبر إلى ديسمبر في أحواض كارنا لي الفرعية، بينما قامت أيضًا بتحليل جميع الفصول الأربعة لأحواض الميكروغليشر ذات البيانات المناسبة. لتخفيف آثار الغطاء السحابي، استخدم الباحثون بيانات MODIS MOD10A2، التي تقدم دقة زمنية أعلى (تركيبات لمدة 8 أيام عند 500 م) مقارنة بدورة إعادة زيارة لاندسات التي تبلغ 16 يومًا ودقة مكانية تبلغ 30 م، مما يعزز الاستمرارية الزمنية ويقلل من فجوات البيانات.
بالإضافة إلى ذلك، أدت ندرة محطات قياس درجات الحرارة في الارتفاعات العالية إلى استخدام بيانات درجة حرارة سطح الأرض (LST) من MODIS بدقة 1 كم، والتي تمثل درجة حرارة سطح النهار. أظهرت المقارنات مع قياسات درجة حرارة الهواء في الموقع ارتباطات متغيرة عبر مواقع وفصول مختلفة، مع أقوى ارتباط في جوملا (حتى 0.85) وارتباطات أضعف في ارتفاعات أعلى مثل سيمكوت ورارا (-0.18). بينما تؤدي بيانات MODIS LST بشكل جيد في المناطق الواضحة والخالية من الثلوج، فإن التعديلات ضرورية في الارتفاعات العالية بسبب عوامل مثل الدقة، ومتوسط المساحة، وتنوع استخدام الأراضي. تدعم دراسات التحقق موثوقية بيانات MODIS LST لتحليل درجات حرارة الجبال العالية في المناطق ذات البيانات المحدودة في الموقع.
DOI: https://doi.org/10.5194/tc-20-551-2026
Publication Date: 2026-01-22
Author(s): Motilal Ghimire et al.
Primary Topic: Cryospheric studies and observations
Overview
The research on snow and glacier cover dynamics in the Upper Karnali Basin (UKB) from 2002 to 2024 reveals a significant decline in snow-covered area (SCA) and glacier area, primarily driven by rising temperatures. The study employs remote sensing and GIS data, indicating an annual decrease in SCA of approximately 3.99 km², with the most pronounced reductions occurring during the monsoon months (July-September). A strong negative correlation (r = -0.59 to -0.77, p < 0.05) between snow cover and temperature underscores the impact of climate change, particularly affecting mid-to high-elevation zones (3000-5000 m a.s.l.). The average glacier area has diminished from 119.05 ha in 2000 to 100.47 ha in 2023, with the upward migration of the snowline at approximately 5.16 m yr⁻¹ indicating a progressive loss of snow at lower elevations. The findings highlight the vulnerability of the UKB's cryosphere, projecting potential declines in glacier area by 47%-69% and SCA by 19%-30% due to ongoing warming trends (∼0.0643 °C yr⁻¹ above 5000 m a.s.l.). This shift from a snowmelt-dominated hydrology to a rainfall-dominated system poses risks to regional water security and increases the frequency of extreme weather events. The study emphasizes the urgent need for adaptive water resource management strategies and continuous monitoring of cryospheric changes to mitigate future impacts on hydrology and agriculture in the region.
Introduction
The introduction highlights the critical role of snow and glaciers in mountainous regions as vital freshwater reservoirs. The meltwater generated from these sources is essential for maintaining river flows and supporting downstream ecosystems, as noted by Immerzeel et al. (2020), Wester et al. (2019), and Pritchard (2019). Specifically, the Himalayan ice and snow meltwater is crucial for the livelihoods of millions in Nepal, India, and China, providing essential resources such as drinking water, irrigation, hydropower, and various ecosystem services (Bolch et al., 2007; Bookhagen and Burbank, 2010).
The section underscores the significant implications of declining snow and glacier extent, which poses a threat to water availability and food security in these regions. This decline could have far-reaching consequences for both human populations and ecological systems dependent on these freshwater resources.
Methods
In this study, snow and glacier cover are considered a unified component of the cryosphere due to their similar functional roles. The research employs remote sensing techniques to analyze the dynamics of the cryosphere. Specifically, satellite imagery is utilized to create time-series data on snow and ice cover, derive land surface temperatures, and map glacier basins, thereby providing a comprehensive assessment of cryospheric changes over time.
The methods employed allow for a detailed examination of the interactions between snow and glacier dynamics, although the study acknowledges potential limitations inherent in remote sensing data, such as resolution constraints and atmospheric interference, which may affect the accuracy of the derived measurements.
Discussion
The discussion highlights the critical role of snow and glacial ice in regulating regional and global climates, supporting ecosystems, and influencing local weather patterns. Changes in snow cover and glaciers in the Himalayas have significant implications for sea level rise, tourism, and hydrological dynamics, particularly in the Upper Karnali Basin, which is underrepresented in existing research. The paper emphasizes the need for comprehensive studies that integrate satellite remote sensing data with climate models to understand the impacts of cryospheric changes on water resources and local communities.
The findings indicate a general decline in snow cover across the Upper Karnali Basin from 2002 to 2024, with significant interannual variability and a statistically significant decrease during the July-September period. The study reveals a strong negative correlation between snow cover and temperature, particularly at mid-to-high elevations, where rising temperatures exacerbate snowmelt and glacier retreat. This trend underscores the urgency of targeted research in the region to develop effective adaptation strategies and address the socio-economic impacts of changing cryospheric conditions on local populations reliant on glacier-fed water resources.
Limitations
The research acknowledges significant limitations primarily due to the impact of cloud cover on optical remote sensing, particularly during the monsoon season, which restricts the availability of clear Landsat images. This limitation can lead to an underestimation of snow cover and inaccuracies in assessing snow patterns spatially and seasonally. The study primarily utilized cloud-free images from January to March and October to December in the Upper Karnali subbasins, while also analyzing all four seasons for microglacier basins with suitable data. To mitigate the effects of cloud cover, the researchers employed MODIS MOD10A2 data, which offers higher temporal resolution (8-day composites at 500 m) compared to Landsat’s 16-day revisit cycle and 30 m spatial resolution, enhancing temporal continuity and reducing data gaps.
Additionally, the scarcity of high-altitude temperature stations led to the use of MODIS land surface temperature (LST) data at a 1 km resolution, representing daytime skin temperature. Comparisons with in situ air temperature measurements revealed variable correlations across different sites and seasons, with the strongest correlation at Jumla (up to 0.85) and weaker correlations at higher elevations like Simkot and Rara (-0.18). While MODIS LST performs well in clear, snow-free areas, adjustments are necessary at higher elevations due to factors such as resolution, spatial averaging, and land-cover heterogeneity. Validation studies support the reliability of MODIS LST for analyzing high-mountain temperatures in regions with limited in situ data.