雅鲁藏布江流域冰川分布和物质平衡特征及其对湖泊的影响

雅鲁藏布江流域冰川正在强烈退缩并对湖泊过程产生了重大影响. 通过对雅鲁藏布江流域内冰川分布和大陆型冰川与海洋型冰川物质平衡变化的研究, 指出近期流域内冰川物质平衡呈强烈亏损状态. 结合纳木错湖和然乌湖地区冰川湖泊变化研究, 发现冰川物质平衡强烈亏损特征对湖泊变化具有重要影响, 主要表现为冰川融水对于近期湖泊面积扩大和湖泊水位上升的补给作用.     

近期藏东南帕隆藏布流域冰川的变化特征

青藏高原海洋型冰川在气候变化和水资源利用等方面具有重要的理论与现实意义, 但对其近期变化的研究却相对薄弱. 通过对藏东南帕隆藏布流域内6条海洋型冰川的物质平衡和末端变化观测研究, 揭示出2005/2006~2007/2008物质平衡年内, 6条监测冰川的物质平衡均为负值, 冰川末端持续后退的事实. 从面积等级来看, 面积较小的冰川相对于面积较大的冰川显现出更大的相对物质损失. 结合横断山、喜马拉雅山地区海洋性冰川物质平衡变化趋势及藏东南冰川近期面积萎缩的事实, 如果现在气候变化趋势继续, 预测该区海洋型冰川在今后的一段时间内还将处于物质损失和末端后退状态.     

山地冰川表面分布式能量-物质平衡模型及其应用

基于“七一”冰川物质平衡、水文气象观测资料, 结合DEM数据, 初步建立了一套时间分辨率达1 h、空间分辨率为15 m的冰川表面分布式能量-物质平衡模型. 模型考虑地形对太阳辐射的遮蔽效应, 引入新的冰川反照率参数化方案, 并发现分布式能量-物质平衡模型对气温垂直递减率、降水梯度、降水固/液态划分指标等参数较敏感. 利用该模型对2007年6月30日20:00~10月10日12:00时段“七一”冰川粒雪线高度变化、物质平衡演变、融水径流状况及其对气候变化的响应等过程进行了模拟研究. 结果表明, 冰川物质平衡高度结构主要受反照率高度结构的影响, 反照率大小直接影响冰川物质平衡水平. 气候敏感性试验表明, 物质平衡对气温变化非常敏感, 它对气温变化的响应呈非线性特征; 而物质平衡对降水量变化敏感性相对较弱, 对降水量变化的响应是线性的. 增温引起的冰川物质亏损量不能靠降低相同气温来得到弥补, 物质平衡变化对气候变暖具有不可逆效应. 气温升高1℃, 即使降水量增加20%, “七一”冰川也会呈现较大的物质亏损状态.     

近50年来祁连山七一冰川平衡线高度变化研究

基于祁连山七一冰川平衡线高度观测资料, 建立了该冰川平衡线高度与暖季气温(9, 7和8月份的平均气温)和1~3月份降水量之间的统计关系模型, 并揭示出暖季气温是该冰川平衡线高度变化的主导气候因素. 对该冰川平衡线高度的气候敏感性研究表明, 如果暖季气温升高(降低)1℃, 那么该冰川平衡线高度将上升(下降)约172 m; 如果1~3月份降水量增加(减少)10%, 那么该冰川平衡线高度将下降(上升)约62 m. 七一冰川平衡线高度在1958~2008年时期呈上升总趋势, 并在2006年达到最高值(海拔5131 m), 接近该冰川的顶部. 近50年来该冰川平衡线高度上升了约230 m. 如果未来气候维持2001~2008年时期的平均气候状况, 那么七一冰川还将继续退缩约2.08 km, 才能达到其稳定状态.     

冰川消退最终将导致水荒

科学家预计,由于全球气温升高造成的冰川大面积退缩,最终将加剧水资源的缺乏.如果全球变暖继续以目前速度发展,估计到2100年,大部分冰川将消亡.     

喜马拉雅山中段冰川变化及气候暖干化特征

冰川末端位置的重复测量结果表明, 喜马拉雅山中段的冰川过去几十年一直处于退缩状态, 其中珠穆朗玛峰的冰川自1960年代以来平均退缩速度为5.5~8.7 m/a; 希夏邦马蜂的冰川自1980年代以来的平均退缩速度为6.4 m/a, 目前退缩速度进一步加快. 冰芯研究显示, 冰芯积累量在20世纪为波动减少趋势, 但在1960年代急剧减少, 此后一直保持低值. 附近气象站的观测记录表明, 近30年来温度呈缓慢上升趋势, 但夏季温度上升明显, 这说明冰川退缩是降水减少和温度升高共同作用的结果. 如果这种干暖化趋势继续, 冰川退缩势必加剧.     

基于冰川动力学的古里雅冰帽稳定态建模分析

古里雅冰帽是已知亚州中部最大、最高和最冷的冰帽,研究其内部运动速度、温度空间分布对气候变化的响应具有重要的意义.基于二维热耦合冰川动力学流线模型,以冰川表面观测温度、冰川运动速度及冰川几何形态作为输入,利用冰帽主流线物质平衡作为驱动,对古里雅冰帽在稳定态下的运动速度与温度分布进行模拟研究.通过对参数的敏感性分析表明,稳定态下在6200 m处的表面运动速度模拟值与实测值吻合较好.古里雅冰川的运动速度空间差异显著,消融区和末端的运动速率较低,而在积累区的运动速度较大;从中流线的纵剖面来看,冰川表面运动速度高于底部,且在冰川积累区尤其明显.该冰帽温度分布模拟结果和实测数据基本一致,且古里雅冰川的温度沿着中流线的纵剖面具有分异特点,冰川由表面到底部冰温逐渐升高,特别是在海拔6200 m处,底部冰温为-1.65℃,而冰川表面的温度为-16.2℃.最后,对模型存在的不确定性进行了分析,并由数值模拟结果得出冰川末端相对较小的应变率变化是古里雅冰帽长期处于基本稳定状态的原因之一.     

天山1号冰川成冰带和积雪特征对气候变化的响应

冰川是气候变化的指示器. 成冰带是冰川表面成冰作用有差异的区带,与物质平衡密切相关; 积雪由层位组成, 层位通过沉积、风蚀和变质作用形成. 成冰带的界限(如粒雪线、湿雪线、干雪线)保存着气候环境信息(如消融区大小、0℃等温线、极端消融事件),消融末期的粒雪线代表着反映物质平衡变化的零平衡线(ELA). 因积雪表面的辐射通量以垂向为主, 所以物质能量的转化与积雪层位的数量和性质密切关联. 可见, 冰川消融与积雪的物理性质密切联系且受气温影响. 成冰带分布和积雪组成逐年波动, 在较长时间尺度上(10 年或更长)对物质平衡和气候变化敏感, 尤其在全球变暖下.     

珠穆朗玛峰地区冰川净积累量变化的冰芯记录及其气候意义

根据珠穆在区远东绒布冰川冰芯记录恢复了５０年代中期以来冰川净积累量的变化。结果表明６０年代冰川净积累量急剧减少,７０－９０年代初期的冰川年平均净积累量仅为５０年代后期相应值的一半左右。珠峰地区冰川净积累量的减少与本区冰川自５０年代以来的普遍退缩现象一致,其根本原因在于气温升高所导致的冰川消融强度增大。     

近50年来天山乌鲁木齐河源1号冰川平衡线高度对气候变化的响应

冰川平衡线高度是反映气候变化最直接的参数之一. 基于1959~2008年天山乌鲁木齐河源1号冰川平衡线高度观测资料和河源区气候变化资料, 建立了过去50年冰川平衡线高度与夏季气温以及降水量变化之间的关系模型, 并揭示出暖季气温是该冰川平衡线高度变化的主导气候因素. 1号冰川平衡线高度在1959~2008年时期呈上升总趋势, 并在2008年达到最高值(海拔4168 m), 接近该冰川的顶部. 近50年来该冰川平衡线高度上升了约108 m. 对1号冰川平衡线高度的气候敏感性研究表明, 如果暖季(5~8月)气温升高(降低)1℃, 那么冰川平衡线高度将上升 (下降)约61.7 m; 如果年降水量增加(减少)10%, 那么冰川平衡线高度将下降(上升)约13.1 m. 如果河源区气候保持过去50年的平均升温趋势(斜率为0.019℃/a), 平衡线将以2.16 m/a的速率继续升高; 如以2000~2008年的速率升温(斜率为0.059℃/a), 平衡线高度将以6.5 m/a的速度上升直至达到稳定态. 冰川平衡线的升高, 使得积累区面积比率减小, 而消融区面积比率增加, 将对气候变暖背景下冰川的进一步消融产生重要影响.     

天山乌鲁木齐河源1号冰川变化的数值模拟及其对气候变化的响应分析

冰川变化的数值模拟及其预测是冰冻圈科学的前沿方向.本文介绍了对山地冰川进行数值模拟的原理和方法,并以天山乌鲁木齐河源1号冰川(以下简称1号冰川)为研究对象,通过数值求解二维的冰川流动方程,对1号冰川的流场进行了模拟.同时通过线性分析构建了一个未来升温情景:2010～2070年1号冰川地区升温速率为0.17℃/10a,而降水量保持不变.在此气候情景下,从冰川变化的物理过程,预测了2010～2070年期间1号冰川的变化趋势,结果表明在2040年以前,冰川末端退缩比较缓慢,但消融区厚度减薄较快.2040年以后,冰川末端退缩加剧,最终于2070年左右退缩为冰斗.从冰川流动原理证明在全球变暖背景下,山地冰川退缩将会越来越剧烈.     

冰川消退最终将导致水荒

科学家预计，由于全球气温升高造成的冰川大面积退缩，最终将加剧水资源的缺乏。如果全球变暖继续以目前速度发展，估计到2100年，大部分冰川将消亡。随着冰川的加速消融，对冰川补给性河流而言，虽然短期内增加了径流，但最终会导致河流枯竭，水荒将发生。     

纳木错流域扎当冰川径流对气温和降水形态变化的响应

报道西藏纳木错湖南岸念青唐古拉山脉北坡扎当冰川2007/2008年的径流年际大变化并分析其成因. 与2007年夏半年相比, 2008年同期降水量增加了17.9%, 流域径流量却减少了33.3%, 由此得出冰川消融量减少了53.8%. 利用通常的度日模型分析发现, 大气正积温的变化只能解释约一半的冰川消融量年际差, 说明该冰川对气温变化异常敏感. 能量平衡分析显示, 冰川表面反照率的改变造成了冰川消融量的年际重大差异. 而反照率的改变主要是由降水形态的差异造成的. 统计得出, 2007年夏半年冰川末端以降雨为主, 降雨量占降水总量的71.5%; 相反, 2008年以降雪为主, 降雨量仅占30.7%. 说明在对某些冰川进行气候变化的敏感性分析或径流预测时, 降水形态是需要单独考虑的一个因素.     

近期新疆东天山冰川退缩及其对水资源影响

新疆东疆盆地属于资源性缺水地区. 流域内大部分河流的补给依赖于东天山高山区丰富的降水与冰川融水. 1981 年中日联合考察和2009 年中国科学院天山冰川站对该区博格达峰3 条冰川考察表明, 夏季消融强烈, 并有加速退缩趋势. 基于1962/1972 年地形图及近期的ASTER和SPOT5 遥感影像资料, 研究了博格达山脉203 条冰川和哈尔里克山75 条冰川的进退情况. 结果表明: 在1962~2006 年间博格达峰地区冰川面积减小了21.6%(0.49% a^-1), 长度平均退缩181 m,冰储量减小了28%; 1972~2005 年间哈尔里克山冰川面积减小了10.5%(0.32% a^-1), 长度平均退缩166 m, 冰储量减小了14%. 南坡冰川退缩快于北坡, 其中博格达山脉南北坡冰川面积分别减小了25.3%和16.9%, 哈尔里克山脉分别减小了12.3%和6.6%. 小于0.5 km² 的冰川退缩最为强烈,而大于2 km² 的冰川将会成为未来径流的主要贡献者. 东疆盆地水系的冰川消融总体呈增强趋势, 水资源处在不断恶化之中. 该地区坎儿井数量及其水量的锐减, 以及有无冰川补给河流径流量的显著变化均与上游冰川退缩有关, 未来将会对下游的乌鲁木齐市和吐鲁番盆地的水资源产生影响.     

青藏高原及周边地区冰川中吸光性杂质及其影响研究进展

沉降到冰川表面的吸光性杂质(如黑碳、有机碳、粉尘等)对冰冻圈物质能量平衡具有重要影响.青藏高原及周边地区是冰川分布集中区,也是开展雪冰吸光性杂质对冰川消融影响研究的理想区域.基于近几年青藏高原及周边地区雪冰中吸光性杂质特别是黑碳的研究成果,综述了该区域雪冰中吸光性杂质的浓度水平与时空分布,着重探讨了黑碳的主要来源,阐明了吸光性杂质导致的辐射强迫及其对雪冰消融的影响,并指出目前研究中存在的问题以及未来研究的主要方向.目前,该地区冰川中吸光性杂质的空间差异大,同一冰川不同表面吸光性杂质分布特征研究匮乏;雪冰中吸光性杂质在冰川表面的迁移、富集等过程研究亟待加强;吸光性杂质对冰川反照率反馈以及冰川消融作用显著,但评估结果仍存在较大的不确定性.在未来,雪冰中吸光性杂质的混合状态、生物地球化学循环过程与气候变化的协同影响等将是一个新的研究方向.     

青藏高原冰川退缩对河水径流的影响

青藏高原发育着36 793条现代冰川,冰川面积49 873.44 km2,冰储量4 561 km3,分别占中国冰川总条数的79.5%,冰川总面积的84%和冰储量的81.6%。进入20世纪以来,随着全球气候的波动变暖,特别是进入20世纪80年代以来的快速增温,使得大多数冰川处于退缩趋势。20世纪上半叶是冰川前进期或由前进期转为后退的时期;50年代至60年代冰川出现大规模退缩,但并未形成冰川全面退缩;60年代末至70年代,许多冰川曾出现前进或前进迹象,前进冰川的比例增大,退缩冰川的退缩幅度减小; 80年代以来,冰川后退重新加剧;90年代以来冰川退缩强烈。现在虽仍有个别冰川在前进,但高原冰川基本上转入全面退缩状态,这是20世纪90年代以来冰川变化的一个重要特征。 青藏高原哺育了亚洲的十多条河流,包括长江、黄河、恒河、印度河、雅鲁藏布江、怒江和澜沧江等七条最重要的河流。近数十年来,在全球变暖和冰川退缩加快的大背景下,青藏高原七大江河径流量亦呈现出不稳定的变化。从趋势上看,短期内冰川退缩将使河流水量呈增加态势,但亦会加大以冰川融水补给为主的河流或河段的不稳定性;而随着冰川的持续退缩,冰川融水将锐减,以冰川融水补给为主的河流,特别中小支流将面临逐渐干涸的威胁。     

北极Pedersenbreen冰川变化(1936～1990～2009年)

Pedersenbreen冰川是位于北极新奥尔松小镇(Ny-lesund)附近的一条多温山谷冰川,该冰川从2004年开始被列为中国长期监测的两条冰川之一.利用2009年中国考察队员在Pedersenbreen冰川表面采集的GPS/GPR数据,结合挪威极地研究所出版的Svalbard地区A7(Kongsfiorden)片区地形图等高线重建了该冰川不同年份的冰川面积、体积等参数,分析了该冰川1936～1990～2009年的变化.分析发现,Pedersenbreen冰川从20世纪初小冰期结束以后,经历了一个明显的退缩,冰舌退缩了0.6km以上,体积减少了近13%,且在最近20年,出现加速消融的趋势.进一步分析发现,Pedersenbreen冰川的消融主要集中在冰川下游的冰舌位置,而在该冰川的上游,出现了积累,这一趋势与Svalbard地区同类型冰川表现一致,但随着全球变暖的加剧,近几年积累区面积已经大为减小.     

秦岭“太白冰期”冰坎宇宙成因核素~(10)Be定年

太白山(3767 m)是我国东部公认发育过第四纪冰川的山地,研究该区的第四纪冰川发育历史以及规模对第四纪环境演变具有重要的科学意义.然而,本区的第四纪冰川发生时代长期以来没有得到很好的解决,只有外国学者Rost在黑河谷地上游的内侧碛垄进行热释光(TL)断代,认为冰川发生的时限距今大约19 ka,对应末次冰盛期.本文运用陆生宇宙成因核素法(TCN)对三爷海、二爷海冰坎基岩暴露面进行了10Be定年,时代距今为18.62±1.08~16.87±0.95,16.88±1.08~15.07±0.92 ka,表明该区在末次冰期晚期经历了显著的冰川作用.根据三爷海到二爷海的直线距离和高差以及两级冰坎的平均暴露年代,在不考虑晚冰期和冰后期气候差异的情况下,推断冰川在水平和垂向上的退缩速度分别为0.396和0.09 m a?1,冰川在0.73~1.3 ka之间脱离山顶,永久积雪从此消失不见.     

青藏高原冰芯积累量的近期变化

研究结果表明: 喜马拉雅山中段(珠穆朗玛峰东绒布冰川和远东绒布冰川, 希夏邦马峰达索普冰川)的冰芯积累量自20世纪50年代以来急剧减小, 与北半球低纬地区(5°~35°N)和印度降水的变化趋势一致; 而青藏高原中部和北部地区(唐古拉山小冬克玛底冰川, 西昆仑古里雅冰帽和祁连山敦德冰帽)的冰芯积累量在相同时段内有增加的趋势, 与北半球中、高纬地区(35°~70°N)降水变化趋势一致.相比而言, 冰芯积累量变化幅度更为显著, 表明高海拔地区对气候变化的异常敏感性.20世纪60年代北半球气候系统和亚非夏季风系统的突变可能是造成青藏高原冰芯积累量变化的原因.     

青藏高原21世纪气候和环境变化预估研究进展

本文回顾了21世纪青藏高原区域多种气候和环境要素变化预估研究的进展,包括气温、降水、极端天气气候事件、冻土、积雪、冰川、径流和植被等,预估结果主要来自于SRES和RCP情景下气候模式的预估以及物理统计模型的预估.结果表明,未来青藏高原地面气温将升高,21世纪后期增温更显著.总体来说21世纪高原降水以增加为主,极端天气气候事件增加.高原未来冻土面积缩小,冻土活动层厚度增加,积雪日数和积雪深度减少,冰川将以退缩为主.径流的未来变化较复杂,不同流域之间的差异较大,径流在不同流域表现为增加和减少并存.青藏高原植被对气候变化的响应敏感而脆弱,21世纪中后期青藏高原的生长季长度增加,常绿林/森林出现在高原东部和南部,灌丛植被类型将会扩展并入侵高寒草原.根据已有的研究结果,本文对这些气候与环境要素在21世纪中期(2030~2050年)和后期(2080~2100年)的变化进行了综合集成,给出了它们在21世纪中期和后期的可能变化范围.