喜马拉雅山脉、喀喇昆仑山脉、兴都库什山脉，这些亚洲高山脉的名字对远方的居民来说充满了冒险的吸引力，但对于超过十亿人来说，这些是他们最可靠的水源的名字。这些山脉中的积雪和冰川含有地球两极冰盖之外最大的淡水资源，因此水文学家将这一地区称为第三极。世界上七分之一的人口依赖从这些山脉流出的河流获取饮用水和灌溉农作物。然而，该地区气候的快速变化正在影响冰川融化和积雪融化。
该地区的人们已经在改变他们的土地利用实践以应对变化的水供应，该地区的生态系统正在发生变化。未来的变化可能会影响印度、巴基斯坦、中国和其他国家的粮食和水安全。
美国宇航局正在全球范围内关注这些变化，以更好地理解我们星球水循环的未来。在该地区，由于地面观测收集的极端挑战，美国宇航局的卫星和其他资源可以为气候科学和负责管理已经稀缺资源的当地决策者带来实质性的好处。
目前正在进行的有史以来对这些山脉中的积雪、冰和水及其变化的最全面调查。美国宇航局的高山亚洲团队（HiMAT）由西雅图华盛顿大学的安东尼·阿伦兹领导，已经进入第三年。该项目由13个协调研究小组组成，研究该地区30年的数据，涵盖三个广泛领域：天气和气候；冰和雪；以及下游危险和影响。这三个主题领域都在发生变化，首先是气候。
空气变暖和季风模式的改变影响区域水循环——降雪和降雨量，以及积雪和冰川如何以及何时融化。水循环的变化会增加或降低滑坡和洪水等局部危险的风险，并对水资源分配和可种植的作物产生广泛影响。
对于大多数人类历史来说，对这些山脉进行详细的科学研究是不可能的。这些山脉太高太陡，天气太危险。卫星时代给了我们第一次机会，可以在没有人踏足的地方安全地观测和测量积雪和冰盖。
“卫星技术的爆炸性增长对这个地区来说是非常不可思议的，”图森亚利桑那州行星科学研究所的高级科学家杰弗里·卡格尔说，他是研究冰川湖泊的HiMAT团队的领导者。“我们现在可以做的事情是十年前做不到的——而十年前我们做的事情是之前做不到的。”卡格尔还赞扬了计算机技术的进步，这些进步使得更多的研究人员能够进行大规模的数据处理工作，这对于改善如此复杂地形上的天气预报是必需的。
阿伦兹的HiMAT团队负责整合多种多样的卫星观测和现有的数值模型，以创建该地区水预算的权威估计，并提供一组当地政策制定者可以在规划变化的水供应时使用的产品。HiMAT团队的多个数据集已经上传到国家冰雪数据中心的美国宇航局分布式活动档案中心。这些新产品的集合被称为冰川和积雪融化（GMELT）工具箱。
完成工具箱有一些紧迫性，因为融化模式的变化似乎正在增加该地区的危险——其中一些危险只存在于这种地形中，例如冰川湖泊上的碎石坝“失效”和涌动的冰川阻挡通往山区村庄和牧场的通道。在过去的几十年里，城镇和基础设施如道路和桥梁已被这些事件摧毁。
卡格尔的团队正在研究冰川湖泊的灾难性洪水。这些湖泊最初是冰川表面的融化池，但在适当的条件下，它们可能会一直融化到地面，聚集在原本是冰川前端的冰和碎石堆后面。地震、落石或仅仅是水的增加重量可能会破坏碎石坝并引发山洪。
50或60年前，这种湖泊几乎是未知的，但随着大多数高山亚洲冰川的萎缩和后退，冰川湖泊一直在增加和扩大。
卡格尔测量的最大的湖泊，尼泊尔的巴伦湖，深673英尺（205米），体积近300亿加仑（11200万立方米），或约45000个奥林匹克大小的游泳池满。HiMAT团队已经绘制了每个直径大于约1100英尺（330米）的冰川湖的地图，时间为三个不同的时间段——大约1985年、2001年和2015年——以研究湖泊的演变。
随着冰川湖泊的大小和数量的增加，它们对当地人口和基础设施构成的威胁也在增加。马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心的达利亚·基尔施鲍姆领导的一个小组正在使用卫星数据预测高山亚洲哪些地区最容易发生滑坡，这可以为该地区新基础设施的选址提供信息。
未来积雪和冰融化速率的一个关键因素是尘埃、烟尘和污染物在冻结表面上的作用。原始的白色积雪反射超过90%的入射太阳辐射回到大气中。但是当积雪被烟尘或尘埃的深色颗粒覆盖时，这种涂层吸收更多的热量，积雪融化得更快。研究表明，小冰期在欧洲结束的原因是工业革命期间在阿尔卑斯山上沉积的烟尘。在亚洲，过去35年里，山地积雪上的烟尘量显著增加。这些亚洲山脉是否会像几个世纪前的阿尔卑斯山一样反应，是一个重要的问题。
几个HiMAT团队专注于这个问题。美国宇航局戈达德的Si-Chee Tsay正在使用卫星数据更好地理解该地区积雪、冰和尘埃及烟尘颗粒的性质。他的小组还与尼泊尔的区域研究人员合作，在珠穆朗玛峰、安纳普尔纳和道拉吉里等地的冰川上安装地面传感器。这些传感器将允许研究人员检查卫星读数在同一地点的准确性。
加州大学洛杉矶分校的汤姆·佩因特领导的一个团队正在使用美国宇航局的MODIS和NOAA/NASA的可见红外成像辐射计套件（VIIRS）的卫星数据，在社区天气研究和预报模型中量化过去和可能的未来积雪覆盖的变化以及其他因素，如烟尘和尘埃的变化。另一个由NOAA的Sarah Kapnick领导的团队正在全球气候模型中考虑尘埃和烟尘，以改善对历史和预测的未来区域变化的理解。
世界上最高的山脉在天气预报中提出了独特的挑战。盐湖城犹他大学的一个由Summer Rupper领导的团队通过开发一个模型解决了这些挑战之一，该模型区分了季风季节和冬季风暴期间沉积在该地区的冰和雪，以便科学家可以研究全年雪可能在何处以及何时落下。
在HiMAT调查的最后一年，阿伦兹说，研究正在整合，团队的科学论文正在准备发表。
一个更令人担忧的结论是，由于快速融化，到2100年冰川的体积将减少35%到75%。HiMAT团队成员在6月19日发表在《科学进展》上的一篇论文中，通过对喜马拉雅山脉40年的卫星数据分析支持了这一结论。（研究人员用于这项研究的早期数据来自解密的间谍卫星。
）不仅喜马拉雅山脉的所有冰川都在失去冰，冰损失的平均速率在卫星数据的第一个25年（1975-2000）和最近的16年（2000-2016）之间翻了一番。
降雨和降雪是否也会改变，以及变化是否会加剧或缓解冰损失的影响，尚不清楚。降水已经在这个地区的不同山脉之间有很大差异，这取决于季风和冬季风暴流入该地区的流量。
例如，在喀喇昆仑山脉，降水目前正在增加，那里的冰川要么稳定要么前进，但在该地区的其他所有山脉中，几乎所有冰川都在后退。随着气候继续变化，这种异常是否会继续、增强或逆转尚不清楚。“全球气候动态将决定风暴的最终位置以及它们如何与山脉相遇，”阿伦兹说。“即使风暴轨迹的小变化也可能导致显著的变异性。”
阿伦兹指出，正因为如此，HiMAT团队渴望完成他们的GMELT工具箱。新产品将为决策者提供目前可以制作的关于高山水亚洲最近几十年变化的最佳知识汇编，以及一组新的资源，帮助他们规划这个难以预测的地区的未来。