1959-2017年天山乌鲁木齐河源1号冰川流域径流及其组分变化

冰川是气候变化的指示器,气候变化对冰川及其径流的影响研究是目前国内外关注的热点和前沿领域之一,目前的研究以模拟为主,实测资料十分有限且不确定性很大。以新疆天山乌鲁木齐河源1号冰川（简称“1号冰川”）流域为例,基于中国科学院天山冰川观测试验站1959-2017年观测数据,研究了中国西部典型小型冰川流域径流及其组分长期变化以及对气候变化的响应,为冰川径流长期变化过程的认识提供重要参考。结果表明,1号冰川流域径流主要由冰川径流和非冰川区降水径流组成,分别占70%和30%。其中冰川径流又可分为冰川区降水径流和冰川融水径流,分别占44%和26%。59年间,冰川径流整体呈上升趋势,在1992年之后出现了一个阶梯式的上升,与气温升高和降水的增加有关,1997-2007年达到高峰,2008年以后出现波动下降趋势,其原因除了与该时段的降水有所减少有关之外,冰川面积减小的影响也不可忽视。另外,还利用实测径流和冰川物质平衡值,通过水量平衡模型,检验了模型使用的冰川区和非冰川区径流系数。     

2008 - 2014年青冰滩72号冰川物质平衡特征分析

物质平衡是冰川与气候相互作用的关键桥梁, 对气候变化非常敏感。基于青冰滩72号冰川2008 - 2014年冰面花杆和雪坑的观测资料, 结合Landsat系列卫星影像, 利用零平衡线法对青冰滩72号冰川的物质平衡进行计算和分析。结果表明： 青冰滩72号冰川2008 - 2014年平均物质平衡梯度为（0.86 ± 0.19） m w.e.?（100m）^-1; 平衡线高度在（4 109 ± 23） ~ （4 317 ± 92） m a.s.l.之间变化, 平均为（4 167.5 ± 33.2） m a.s.l。同时, 青冰滩72号冰川年净物质平衡介于-1.23 m w.e. ~ +0.31 m w.e., 年平均为-0.38 m w.e., 累积物质平衡为-2.27 m w.e.。此外, 与位于天山地区图尤克苏冰川、 乌鲁木齐河源1号冰川平衡线高度和累积物质平衡的比较发现, 青冰滩72号冰川平衡线高度和物质平衡的变化与图尤克苏冰川相似, 而与乌鲁木齐河源1号冰川的差异相对较大。     

天山乌鲁木齐河源1号冰川东支能量-物质平衡模拟研究

基于天山乌鲁木齐河源1号冰川东支海拔4 025 m处自动气象站的观测数据和同期物质平衡花杆观测数据,采用COSIMA模型,对该冰川东支2018年消融期单点能量-物质平衡进行了模拟。结果显示：物质平衡模拟值为（-0.67±0.03）m w.e.,与实测值有非常好的一致性,相关系数达0.96。造成冰川消融的能量来源于净短波辐射（84%）、感热通量（16%）;冰川能量支出为净长波辐射（55%）、冰川消融耗热（32%）、潜热交换（7%）及地热通量（6%）。受能量收支影响,模拟物质平衡主要取决于表面消融和固态降水。与我国其他区域大陆型冰川研究结果比较发现,乌鲁木齐河源1号冰川物质损失较为显著,能量通量主要取决于海拔以及气候条件,再冻结和固态降水显著小于羌塘1号冰川和扎当冰川,推测与单条冰川所处的大气环流有关。     

天山乌鲁木齐河源区1号冰川径流模拟研究

采用HBV-ETH模型, 利用1980-2006年实测水文气象数据对乌鲁木齐河源区1号冰川日径流进行模拟研究. 在考虑度日因子和面积变化的基础上, 模拟了1980-2006年流域的径流深和土壤蒸散发; 依据水量平衡原理, 得到了流域冰川物质平衡和冰川体积变化序列, 同时对比验证了模型的模拟效果. 研究表明: 若将冰川面积视为常数进行模拟, 将会使得模拟径流比实际偏大, 过去26 a平均高估7%左右. 1980-2006年间, 若不考虑面积变化, 累积体积变化被高估3%左右.     

冰川运动速度对气候变化的响应—以天山乌鲁木齐河源1号冰川为例

山地冰川对气候变化的响应最为敏感, 在全球变暖的大背景下山地冰川和极地冰盖正在发生显著的变化。冰川运动速度的变化是气候变化的结果之一。乌鲁木齐河源1号冰川是中国西部山地冰川的代表, 本文以1981-2007年27a的运动速度资料与1982年以来的季节运动速度资料为基础, 结合冰川物质平衡、气温、降水等资料分析冰川运动速度对气候变化的响应。研究发现, 27a来1号冰川运动速度下降趋势明显, 冬、夏季节运动速度波动较大, 但夏季运动速度较大。气候变化通过冰川物质平衡的改变作用于冰川运动速度, 物质平衡的持续亏损最终导致了冰川运动速度的持续降低。夏季的高温与降水对冰川运动速度具有加速的作用。     

水稳定同位素示踪的冰川流域水文模拟及不确定性研究

水文模拟不确定性长期以来是制约寒区水文发展的瓶颈问题。水稳定同位素示踪为认识冰川流域径流过程提供了重要“指纹”信息,但仍缺乏有效模型将该信息与冰川水文模型耦合,而且同位素信息对冰川流域水文模型不确定性的约束效果也有待检验。将水稳定同位素信息（δ¹⁸O）与冰川流域水文模型FLEX^G相耦合,实现对冰川流域水稳定同位素和径流过程的耦合建模（FLEX^G-iso）,并在乌鲁木齐河源1号冰川流域进行模拟检验和径流分割。结果表明：模型不仅对2013—2016年径流过程有良好的模拟效果,还可以重现水稳定同位素、冰川物质平衡等重要过程。利用水稳定同位素这一辅助数据,提高了模型参数的识别能力,减少了模拟过程中各水源的相互妥协效应和不确定性范围。2013—2016年1号冰川断面径流32%~34%来自融雪,48%~51%来自融冰,0%~7%来自地下水,12%~15%来自降雨径流。水稳定同位素对雪和冰川相关中间过程有明显的约束能力,原有模型对融冰贡献的模拟偏高约7%。FLEX^G-iso模型的建立有助于推动寒区水文学理论和方法的发展,以及寒区水资源、生态环境保护等相关决策制定。     

喜马拉雅山中东段蒙达扛日冰川水文与物质平衡观测研究

2007年7—9月,在喜马拉雅山中东段蒙达扛日冰川进行了水文和物质平衡的同步观测.结果表明：观测期间,蒙达扛日冰川表现为物质负平衡,冰川消融集中在7月和8月中上旬.观测的70 d内,花杆区冰川物质平衡量为-435～-711 mm,日平均值为-6.2～-10.2 mm.d-1,冰川的总物质平衡量为-355 mm.蒙达扛日...     

天山乌鲁木齐河源1号冰川物质平衡高度变化特征及其对径流的影响

利用天山乌鲁木齐河源1号冰川1980-2010年的物质平衡、水文气象实测资料, 分析了1号冰川1980-2010年的各高度带物质平衡特征, 进而分析了1984-2010年纯积累和纯消融的变化特点及其与气象要素、冰川融水径流变化的关系. 结果表明: 1号冰川物质平衡处于持续的负平衡, 纯积累量与年降水的相关系数为-0.16, 纯消融量与年均温的相关系数为0.61, 与夏季(6-8月)气温的相关系数为0.78. 2010年1号冰川为有观测记录以来的最强消融年(b_n=-1 327 mm), 整个冰川处于消融区(平衡线高度大于海拔4 484 m, 积累区面积为0), 同时东、西支冰川各高度区间的物质平衡变化也与往年度显著不同, 说明2010年是1号冰川物质平衡变化的特殊年份, 也有可能1号冰川的物质平衡变化进入了一个新的亏损变化阶段. 对其径流数据的分析还表明, 温度对径流的影响大于降水对径流的影响.     

天山乌鲁木齐河源1号冰川物质平衡特征

统计了天山乌鲁木齐河源1号冰川自1980年以来冰川表面的单点物质平衡,分析了不同季节物质平衡及其冰川变化特征。研究表明,1号冰川厚度较之1959年平均减薄了9 599 mm;1997—2002年为实际观测以来连续的强负物质平衡时段,平均物质平衡为-739.6 mm /a。物质平衡与气温、降水的相关分析显示：1号冰川物质平衡主要取决于夏季平均气温的高低,二者具有较好的反相关关系（相关系数为-0.72）,而与降水的关系相对较差。20世纪80年代末以来,1号冰川退缩速度明显增大,尤以2000—2002年为甚,西支冰川退缩速度为连续的高值(退缩速度分别为6.92 m/a、6.95 m/a和6.25 m/a);东支冰川的退缩速度与高度大于4 200 m的高度带区间的平均物质平衡值有较好的相关关系（相关系数为0.65）,表明了1号冰川进退的动力主要源于冰川积累区的物质平衡大小。     

青藏高原中部扎当冰川物质平衡研究

最新观测表明,青藏高原扎当冰川2005/2006年度物质平衡量为-306.42×10⁴m³,相当于-1547.57 mm水当量,冰面出现显著的减薄.扎当冰川出现如此大的负平衡在青藏高原中部地区实属罕见,这可能与影响冰川物质平衡过程的区域气候状况和局地气候因素的差异有关系.物质平衡出现较大的负值和零平衡线位置升高的状况,强烈反映了扎当冰川对气候变暖过程的响应.     

河西内陆河流域冰川融水近期变化

基于第一次中国冰川编目数据库,以国家气象台站的月降水与月气温资料为驱动数据,利用度日模型重建了河西内陆河流域各水系1961～2006年冰川物质平衡和融水径流序列,并与短期观测资料的对比验证表明,模型具有较高的可信度.河西内陆河流域1961～2006年平均冰川物质平衡为-49.5 mm/a,从东段石羊河流域到西段疏勒河、...     

天山乌鲁木齐河源1号冰川径流对气候变化的响应分析

利用天山乌鲁木齐河源1号冰川1959-2006年的气象、冰川物质平衡和1980-2006年的水文资料,分析了其冰川径流的变化.结果表明:由于1996年以来的显著升温,导致了1号冰川水文点径流主要受夏季气温变化的控制,冰川物质损失对径流的补给作用已超过了降水的作用.1996-2006年与1980-1995年相比,夏季气温...     

天山乌鲁木齐河源1号冰川面积变化对物质平衡计算的影响

应用天山乌鲁木齐河源1号冰川8期不同时期测绘的冰川地形图,结合冰川物质平衡的实测资料,研究了1号冰川的面积变化及其对物质平衡计算的影响.结果表明:自1962年以来,1号冰川面积处于持续的退缩状态.到2008年8月为止,1号冰川东、西支已经分别退缩了208.2m和110.5m,同时冰川面积退缩为1.645km2,比196...     

天山南坡台兰河流域冰川物质平衡变化及其对径流的影响

应用控制流域的径流及相关降水资料,通过模型重建了台兰河流域平均冰川物质平衡序列.结果显示,1957—2000年流域冰川平均年物质平衡为-287mm,累计冰川物质平衡-12.6m;44a来由于气温升温引起的冰川净消融相当于每年补给河流径流1.24×10⁸m³,占河流年径流量的15%.1982年以后,流域冰川物质平衡一直呈负平衡,1957—1981年平均物质平衡为-168mm·a^-1,1982—2000年平均为-445mm·a^-1.随着气候由暖干向暖湿转型,降水量增加,但冰川对气温的敏感性更大,冰川消融加快,冰川融水量持续增加.气温和降水量的变化与北大西洋涛动和北极涛动变化一致,其突变年份都在1986—1988年左右.     

乌鲁木齐河源冰川的消融强度函数

通过对天山乌鲁木齐河源１号冰川各物质平衡观测断面近１０年的观测资料和相应的气象资料进行统计分析，得出１号冰川东、西支消融期各月的消融强度函数。统计结果表明，消融强度与气温的关系随着月份的不同而异，同时由于１号冰川东、西两支冰川的朝向差异导致这一关系也有差别     

近期小冬克玛底冰川物质平衡变化及其影响因素分析

冰川物质平衡是反映冰川状况最为直接、 可靠的参数.基于2008-2012年小冬克玛底冰川花杆和雪坑实测的物质平衡资料以及相关的气象资料, 获取了小冬克玛底冰川物质平衡数据并对其影响因素进行了分析.结果表明: 2009-2012年冰川末端共退缩19.7 m, 年均退缩量为4.9 m, 是1990年代中末期的2.3倍; 平衡线高度为5 720 m, 相比1990年代初的海拔5 600 m上升了120 m.与1995年相比, 冰川面积减少了0.095 km², 末端海拔从5 380 m上升到5 420 m. 2008-2012年小冬克玛底冰川物质平衡总量为-1 584 mm w.e., 相当于冰川整体减薄1.76 m. 2009/2010年度物质平衡量为-996 mm w.e., 是小冬克玛底冰川有观测记录以来的最大负平衡值, 夏季平均气温偏高和青藏公路维修导致表面反照率急剧降低是主要原因.对影响冰川物质平衡的因素分析结果表明, 气温特别是夏季气温和净辐射是小冬克玛底冰川物质变化的主要影响因素.     

2010-2020年祁连山东段冷龙岭宁缠河1号冰川变化综合观测研究

冰川物质平衡研究对流域内水资源的分配和利用具有重要的指导意义。发源于祁连山的冰川融水是河西走廊和柴达木盆地重要的淡水来源。近年来,祁连山地区的冰川经历了不同程度的退缩,东段退缩尤其明显。基于祁连山东段冷龙岭地区宁缠河1号（NC01）冰川2010—2020年冰川物质平衡观测数据,结合Google Earth高分辨率历史影像、资源3号和哨兵2号卫星影像,以及气象数据,采用冰川学方法,分析了NC01冰川的面积、物质平衡及厚度变化等特征。结果表明：2008—2020年,NC01冰川末端位置持续后退,退缩速率为7.54 m·a^-1;2020年冰川面积为3.32×10⁵ m²,萎缩速率为0.075×10⁵ m²·a^-1。与此对应,2010—2020年冰川物质平衡持续为负,年均物质平衡为-0.98 m w.e.。由此推算,2020年冰川平均厚度减薄至17.52 m,冰量减少至6.83×10⁶ m³。进一步研究显示,自1972年以来,NC01冰川持续减薄,而2010—2020年物质亏损速率要高于1972—2010年,存在着较为明显的后期加速趋势,这与近年来气温的明显升高有关。     

我国大陆型山地冰川对气候变化的响应

以乌鲁木齐河源１号冰川、唐古拉山冬克玛底冰川和祁连山“七一”冰川为例,着重探讨青藏高原冰川变化的能量机制．得到了在不同气候变化情景下,冰川平衡线对气候因子波动的响应值,并预测未来气候变化对青藏高原冰川物质平衡过程的影响．文中所选取的３条冰川中,以１号冰川对气候变化的响应最为强烈,而“七一”冰川以其独特的能量交换特征,对气候因子波动的响应相当迟缓,从而在全球山地冰川普遍缩小规模的背景下,该冰川处于相对较为稳定的状态．     

祁连山区雪冰反照率变化及其对冰川物质平衡的影响

雪冰反照率能够改变冰川表面能量收支平衡,是影响冰川消融的重要因素之一。利用祁连山地区冰川面积矢量数据、MODIS逐日积雪反照率、气温和降水以及冰川物质平衡等数据,探讨了祁连山典型冰川区雪冰反照率特征及其对冰川物质平衡的影响。结果表明：祁连山地区冰川多年平均反照率为0.532,冰川区面积大小与其多年平均反照率之间呈显著正相关（R²=0.16,P<0.05,N=91）,即冰川面积缩减1 km²,对应的平均反照率下降0.0025。祁连山老虎沟12号冰川反照率在夏季有明显的海拔效应,且强于其他时段,达到0.047?（100m）^-1。典型冰川年均物质平衡量与冰川表面夏季（6—8月）平均反照率之间存在显著的正相关关系,老虎沟12号冰川和七一冰川决定系数R²分别达到了0.48（P<0.05）和0.66（P <0.05）。冰川表面夏季平均反照率这一指标能够较好地衡量青藏高原北部祁连山地区冰川物质平衡的变化。     

小冬克玛底和海螺沟冰川的物质平衡(英)

Studying the mass balance on the Xiao Dongkemadi Glacier and Hailuogou Glacier shows that the mass balance variation of continent type glacier in the interior of the plateau is in the same phase with that of the marine type glacier in the southeast margin of the plateau. However, the mass balance in the continent type glacier is always positive, and the marine type glacier is in large negative mass balance. The continent type glacier is slow to climate change and the marine glacier is sensitive to climate change.