基于流量监测的西藏东南部然乌湖水量平衡季节变化及其补给过程分析

青藏高原分布着亚洲大陆最大的湖泊群,其湖泊变化对气候变化响应敏感。基于遥感数据的湖泊面积变化不足以反映外流湖对气候变化的响应,需借助湖泊水量平衡过程分析来进一步研究各补给要素的变化。本文利用2015年4月-11月然乌湖水文气象监测数据,通过建立流量—水位关系,依据连续的水位数据重建了观测期内然乌湖主要径流的水文过程线,并结合SRM模型分析了然乌湖的水量平衡过程及季节变化。结果表明,观测期内然乌湖入湖水量约为18.49×10⁸ m³,其中冰川融水约为10.06×10⁸ m³,冰川融水占然乌湖补给的54%以上,湖面降水、湖面蒸发对湖泊水量平衡过程影响微弱。流域降水对湖泊的补给具有明显的季节特征。春季受西风南支扰动影响,然乌湖地区降水量大,降水是春季然乌湖的主要补给源。夏季和早秋由于气温升高,冰川消融量大,冰川融水是湖泊补给的主控因素。在未来气候变暖的条件下,冰川融水将会在湖泊补给中占据更大比例,并可能使得流域内的冰湖水量增加,产生潜在灾害风险。     

青藏高原北部冰前湖沉积记录的中晚全新世冰川活动

青藏高原的冰川为亚洲地区大多数人口提供了重要的水资源,研究青藏高原的冰川活动历史有助于预估未来气候变化条件下的冰川响应。本文通过对羌塘腹地布若错沉积物岩芯的粒度、元素以及总有机碳等指标进行分析,重建了该流域中晚全新世以来的冰川活动历史。结果表明,布若错流域在5.2~4.0 cal.ka B.P.期间,冰川退缩,气候相对温暖;然而,4.0 cal.ka B.P.以来环境逐渐变干,印度季风持续减弱;随着3.2 cal.ka B.P.左右大规模的冰川前进,布若错流域进入新冰期,并受到较强西风的影响,气候寒冷干旱;1.3 cal.ka B.P.以来,流域内冰川仍然维持着较大规模,然而湖面却略有升高,可能反映了西风带来了一定的降水。此外,该流域存在4次显著的冰川前进事件,它们分别发生在3.6~3.4 cal.ka B.P.、3.2~2.3 cal.ka B.P.、1.9~1.7 cal.ka B.P.和0.4~0.1 cal.ka B.P.。这4次冷期与青藏高原其他古气候记录对应较好,这种频繁发生的冷事件可能与太阳辐射的长期衰减以及太阳活动的周期性变化有关,热带辐合带的持续南退是季风持续减弱的重要原因;此外,中晚全新世北大西洋的气候变化通过增强的西风环流对该流域产生影响。     

8.4 ka 以来纳木错湖芯介形类组合的环境变化意义

对青藏高原中南部纳木错长332cm的NMLC1孔湖芯研究发现,沉积物的介形类动物群计有6属15种。介形类属种生态特征和组合变化分析表明这些介形类对环境条件具有敏感性,其组合能够很好地反映过去环境变化的特征。结果表明,8．4ka以来具有三个不同的环境变化时期：早期在8400～6800aBP,湖泊由浅向深发展,环境具有相对冷湿的特征：中期在6800～2500aBP,湖泊深度逐渐加大,环境经历了暖湿-冷湿-冷干的变化．其中由冷湿向冷干的转化奠定了纳木错现今环境条件的基础：晚期在2500--9aBP,湖泊深度继续增加,这个时期的较早阶段,继续保持了前一时期的冷干特点,但湖水盐度可能开始增加．较晚阶段的冷干化加剧,陆面流水的活跃性大大降低。研究发现,纳木错NMLC1钻孔介形类黑色壳体的高峰值与介形类的最大生产量相一致,并且与沉积水动力条件增强相适应．指示了这些黑壳的产生与介形类的大量繁殖处于同一阶段．并且主要为异地搬运为主。钻孔中出现大量Candona幼虫壳体．其原因可能与沉积环境的水动力条件迅速改变有关。     

西藏普莫雍错不同岩芯环境指标的对比研究及其反映的近200年来环境变化

在西藏南部普莫雍错不同位置处采集了四支岩芯沉积物,对其中一支利用~(210)pb和~(137)Cs方法建立了沉积物的年代序列,并对其他三支岩芯的上部沉积物进行了总有机碳、无机碳、粒度及化学元素含量的分析.结合沉积物年代,对不同岩芯的环境代用指标进行对比,讨论了该地区近200年来的环境变化状况.结果表明,不同位置处采集的岩芯其环境指标变化趋势在整体上具有一定的可比性,但在细节变化与环境指标的数值上仍具有明显的差异,显示了湖泊内部沉积状况的空间差异性,这可能是由于采样点水深、水下地形以及与主要补给河流距离的不同而造成的.PY04岩芯环境指标显示普莫雍错湖区环境在约1900AD之前较为稳定;在约1900-1940AD之间湖区环境波动加剧,地表侵蚀增强,沉积速率加快;湖区环境在1940AD左右发生了明显的变化,温度显著升高,沉积物粒度增大,湖泊处于退缩状态,表明湖泊环境向暖干化方向发展.     

成都粘土中石英的粒度分布及其表面微结构特征

对成都粘土以及相邻的川西黄土(青藏高原东部黄土)和北部黄土(秦岭山地及黄土高原黄土)的石英粒度分布和石英表面微结构进行了研究.结果显示大部分成都粘土的石英颗粒粒度频率曲线与川西黄土、北部黄土相似,为单峰分布,但有些成都粘土样品表现为双峰分布.成都粘土的石英粒度组成、粒度参数与川西黄土和北部黄土存在差异,成都粘土以粉砂粒级为主,有较好的分选.成都粘土的石英颗粒表面微结构与北部黄土存在差异,成都粘土石英颗粒表面的三角形撞击坑和碟形坑较深,轮廓线明显呈规则排列,表现出水下环境形成的特征.依据石英粒度分布和石英表面微结构特征,对成都粘土成因和物源进行了初步讨论.     

西藏纳木错及其入湖河流溶解有机碳和总氮浓度的季节变化

为深入理解纳木错湖水及入湖河流中溶解有机碳（DOC）和总氮（TN）浓度的季节变化特征及其影响因素，于2012-2013年不同季节对纳木错2个站点及流域内21条主要入湖河流进行采样及分析，采用统计学方法初步探讨纳木错水体和21条河流DOC和TN浓度季节变化特征.结果表明，河流DOC平均浓度范围为0.763~1.537 mg/L，TN平均浓度范围为0.179~0.387 mg/L.21条入湖河流DOC浓度在春末夏初和夏季达到高值，冬季为低值，TN浓度季节变化趋势大体上与DOC浓度相反.湖泊水体DOC和TN浓度范围分别为2.42~8.08和0.237~0.517 mg/L，明显分别高于河水中的浓度.湖泊DOC浓度季节变化趋势与河流一致，而TN浓度无明显的季节性变化.河水DOC浓度的季节变化和空间差异受控于河流的补给方式，湖水DOC浓度受湖泊内部藻类等水生植物活动和河流外源输入的影响.DOC等有机质的分解是影响纳木错流域湖水和河水TN浓度的重要原因.     

青藏高原东南部来古冰湖变化及其溃决洪水评估

冰湖溃决洪水(Glacial lake outburst flood,简称GLOF)灾害是冰川区最常见、危害最大的灾害类型之一,历来是国内外学者研究的关键科学问题。在全球变暖的大背景下,冰川退缩加剧,其下游冰湖扩张快速,湖面升高,溃决风险提高。青藏高原尤其是东南部地区孕育着大量的冰湖,在过去的几十年间,冰湖溃决洪水威胁着当地人民的生产生活。基于LANDSAT遥感影像,本文获取了青藏高原东南部雅弄冰川和来古冰湖1986年、1990年、1994年、1997年、2000年、2003年、2005年、2011年、2013年和2017年共10期湖面面积,并结合实地测量的冰湖水深资料,计算了冰湖对应年份的储水量,建立冰湖面积与储水量变化序列;结合野外调查从冰湖面积与水量变化趋势和突发事件两方面探讨冰湖溃决可能性;利用BREACH模型和SMPDBK模型估算和模拟来古冰湖溃决洪水,做灾害预警分析。结果表明,1986~2017年冰湖上湖变化不大,而来谷下湖处于持续扩张中,面积由1986年的1.151±0.070 km^2扩张至2017年的3.148±0.097 km^2,水量由0.645×10^8 m^3增加至2.143×10^8 m^3,雅弄冰川在1986~2013年持续后退,在2013~2017年突然前进;经讨论其溃决风险得出冰川滑动入湖导致湖水瞬时涌出从而造成溃坝的可能性较高;利用BREACH模型及SMPDBK模型对来古冰湖溃决洪水模拟结果表明,当来古下湖湖水受冰体挤压抬升发生溃决时,溃决洪水将严重威胁然乌镇及其上游居民的生命和财物安全。     

两种激光粒度仪测量湖泊沉积物粒度结果的对比

湖泊沉积物粒度参数是湖泊沉积与环境演变研究中常用的环境指标,近年来激光粒度仪的发展和广泛使用更是促进了粒度指标的应用并在很大程度上提高了精度和效率.然而不同的激光粒度仪对于同一样品的测量会得到不同的结果,本文利用两种常见的激光粒度仪测量了西藏纳木错的两支岩芯,并对结果进行了对比分析.从仪器的重现性来看,Mastersizer2000型激光粒度仪要优于LS13320型激光粒度仪,而LS13320型激光粒度仪在对含量较少的细颗粒和粗颗粒的检测效果上优于Mastersizer2000型激光粒度仪;两种仪器得到的粒度参数d(0.1)和d(0.5)无论在变化趋势还是绝对数值上都较为相似,而d(0.9)的差异则较大.对比研究结果为利用湖泊沉积物粒度参数提取古环境信息研究提供了基础依据.     

湖芯沉积物揭示的末次冰消开始时期 普莫雍错湖区环境变化*

文章讨论了末次冰消开始时期青藏高原南部普莫雍错湖芯沉积反映的环境暖湿化以及原因。通过对现代湖泊和周边河流水文状况调查,发现流域内发育众多冰川,冰川融水构成维持湖面稳定的重要来源;湖面以及湖泊沉积环境的变化与冰川融水以及相应的温度改变具有密切的联系。利用湖泊沉积岩芯PM-1孔,通过加速器¹⁴ C测年和粒度、元素、碳酸盐含量、总有机碳以及有机碳同位素、总氮、分子标志化合物、孢粉等环境指标的分析,发现在16.4~15.4cal.kaB.P.有大量流水进入湖泊,使湖面扩大,湖水加深;流域地表产生大量有机碎屑,并被流水带入湖泊进行沉积;流域内的喜湿植被得以发展。该时段湖泊扩张、陆源植被发展的原因一方面得益于冰期过后气候向温暖湿润方向转化,另一方面温度上升带来大量冰川融水则可能具有更加重要的影响,对于深入理解当前青藏高原冰川普遍退缩和一些湖泊的水面上涨具有重要的参考价值。     

藏南普莫雍错流域水体离子组成与空间分布及其环境意义

对藏南普莫雍错湖水及其周围人湖河流水体进行了离子化学成分分析,对部分湖泊和河流水样作氧同位紊分析.结果显示,不同入湖河流离子组成与湖水本身离子组成有较大差异.湖水的主要离子组合是Mg2 -Ca2 -HCO3-SO42-,而主要补给河流加曲为Ca2 -Mg2 -HCO3-.加曲人湖河口2m水深以内水化学性质差异大,湖泊其他地区差异小.加曲对河口三角洲之上湖水影响显著.其他河流对河口处湖水影响较小.Gibbs图显示湖水离子的组成主要与流域内的岩石风化有关.离子比例和三角图分析说明控制入湖河水离子主要过程是碳酸盐、黄铁矿和硅酸盐风化.湖泊与河流水体离子的组成差异较大,原因可能是蒸发浓缩导致的CaCO3的沉淀.其结果有助于正确理解湖泊沉积碳酸盐的环境指示意义.