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。     

贡嘎山海螺沟冰川径流水文规律的同位素示踪研究

应用同位素地球化学的基本原理和示踪技术, 对贡嘎山海螺沟冰川河源区和干流的不同区段, 不同时域径流的组成特点及其水文动态变化规律进行分析研究.结果表明: 贡嘎山海螺沟冰川河源区水的组成, 不同季节、不同时段(早、晚)有明显的变化. 夏季晚上的水大约有82.4%是来自冰川区的水, 17.6%为非冰川区的径流; 早晨中的水来自冰川区的占74.6%, 非冰川区径流占25.4%. 冰川消融水的最大可占总水量的6.9%～7.8%左右. 在冬季时段, 冰舌末端排泄水(BCH-1)和冰川水文站(HLG-6)径流的同位素组成均低于底部冰川冰(BCB-2: -16.639‰), 显示出严重同位素不平衡的特点, 反映了冬季底部冰川消融水在源区水(BCH-1)中的贡献已达很低的程度, 而代之以冰川上部占主导优势的雨雪水. 这意味着在冬季当地冰川的退缩速度与夏季相比有明显减慢的趋势. 示踪表明, 在冰川水文站附近区域内存在水的渗漏, 夏季可能延伸到倒中桥(HLG-13采样点上方)一带, 下渗水通过地下通道, 到杉树坪(HLG-2采样点)邻近的区域回补到河道内.     

喜马拉雅山珠峰绒布冰川流域径流模拟

基于2009年5-10月喜马拉雅山北坡珠峰绒布冰川流域实测水文气象数据、 50 m分辨率DEM和中国第一次冰川编目资料, 在HYCYMODEL水文模型中加入冰川消融子模块, 模拟了绒布冰川流域径流过程.冰川消融子模块以海拔5 180 m基站的实测日气温、 日降水作为模型输入, 把气温、 降水插值到该流域40个高程带中, 分别计算各高程带的冰川消融和裸地蒸发, 并考虑液态降水对冰面的加热作用.野外气象观测表明: 2009年5-10月流域海拔5 180~5 750 m内, 月气温递减率在0.63~0.73 ℃·(100m)^-1之间, 均值为0.70 ℃·(100m)^-1; 同期降水观测显示, 海拔5 180 m以下降水梯度为-7.3 mm·(100m)^-1, 该高度之上降水梯度为22 mm·(100m)^-1. HYCYMODEL水文模型的敏感性检验表明, 该流域径流变化主要受气温影响, 降水变化引起的径流变化较小, 气温和降水变化对流域径流的影响是非线性的.     

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号冰川成冰带分布特征的再研究

通过分析2006年获取的43个雪坑和2004年的28个雪坑资料,对乌鲁木齐河源1号冰川成冰带的分布特征进行了再研究.结果表明: 1号冰川东、西支消融带和渗浸-冻结带界限(平均值)分别位于海拔4 068 m和4 086 m,渗浸-冻结带和渗浸带的界限分别位于海拔4 086 m和4 122 m处;东、西支顶部的渗浸-冻结带和渗浸带界限分别位于海拔4 184 m和4 435 m处.与20世纪80年代末相比,1号冰川的成冰带谱整体上移,成冰带界限达到各研究时期的最高,且东支的变化幅度大于西支;消融带和冰川顶部的渗浸-冻结带面积增大,渗浸带和冰川中部的渗浸-冻结带面积缩小.     

中国西部寒区流域冰川水文调节功能研究

冰川作为固体水库以“削峰填谷”的形式显著调节径流丰枯变化,冰川的水文调节功能对于中国西北干旱区至关重要。使用现有VIC-CAS模型模拟得到中国西部寒区2014—2100年径流预估数据,从趋势和波动变化相结合的视角,基于径流变差系数法,构建了冰川水文调节指数（Glacier_R）,分析了9个寒区流域冰川径流变化的稳定性,详细剖析了历史时期（1971—2010年）和未来到21世纪末这些流域冰川水文调节功能的强弱变化。结果表明：历史时期及RCP2.6和RCP4.5情景下,除长江流域外,青藏高原其余流域的冰川径流减小时间节点为2020s,西北内陆河流域则为2010s。历史时期及RCP2.6和RCP4.5情景下至21世纪末,尽管西部寒区大部分流域的冰川径流呈减少趋势,但波动幅度减小或无明显变化,冰川径流稳定性增强或无变化。总体上,西北内陆河流域的冰川水文调节功能较高,青藏高原流域的冰川水文调节功能较低。RCP2.6和RCP4.5情景下,至21世纪末,西部寒区各流域冰川水文调节功能均呈现减弱趋势,西北内陆河流域减弱更加显著,如RCP4.5情景下,木扎提河冰川水文调节功能降幅达25.4%,而青藏高原各流域的冰川水文调节功能一直处于较低水平。从年代际变化来看,1970s—2010s是寒区流域冰川水文调节功能较强的时期,1980s和2000s两个时段冰川水文调节功能尤强;RCP2.6和RCP4.5情景下,未来到21世纪末,冰川调节功能明显减弱。减弱的时间节点不同,最早为1970s,最晚为2020s。     

天山乌鲁木齐河源1号冰川昼、夜径流变化特征

利用天山乌鲁木齐河源1号冰川2001-2005年消融期的水文气象实测资料,分析了河源区径流量的昼、夜变化特征,并对径流变化过程与气温、降水等关系进行了相关分析.结果表明：从5月份消融初期开始,昼、夜平均流量都较小,随着强消融期的到来,迅速增大,到消融期后期（8月份末）,又逐渐变小.就年际相同月份昼（夜）平均流量相比而言...     

同位素示踪剂在流域水文模拟中的应用

主要目的是通过对同位素在流域水文模拟应用中的一些假定、限制条件以及方法进行澄清和系统化,从而促进同位素在流域水文模拟中一些新的研究方向和研究热点.主要从三个方面,即同位素流量过程线分割、流域平均滞时与不同水源混合、与水文模型耦合,讨论同位素示踪剂在流域水文模拟中的研究进展情况.同时指出了同位素在流域水文模拟中应用存在的一些主要问题,包括:①降雨同位素含量的时空变化;②不同径流成分的采样;③径流输出同位素含量的空间变化;④流域平均滞时分布函数的确定;⑤水文同位素耦合模型.     

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...     

水文模型在估算冰川径流研究中的应用现状

冰川径流估算是气候变化风险评估和水资源可持续管理的重要内容.冰川径流估算方法主要包括:直接观测法、冰川物质平衡法、水量平衡方程法、水化学示踪法和水文模型法.本文首先对五种方法的应用情况进行简要总结,进而重点阐述水文模型法在估算冰川径流研究中的应用现状.水文模型法是冰川径流估算研究中使用最频繁的方法,使用方式主要包括耦合冰川模块和开发新的冰川水文模型.冰川水文模型中的消融算法主要包括温度指数模型(度日因子法)、修正的温度指数模型、能量平衡模型.受当前观测条件限制,修正的温度指数模型兼顾能量平衡模型和温度指数模型的优势而成为冰川水文模型中最流行的方法.随着学科的发展进步,能量平衡模型与水文模型的耦合将会成为未来的研究重点,发展大尺度分布式冰川水文模型是冰川水文学的未来发展方向之一.     

天山乌鲁木齐河源1号冰川新近出现大的物质负平衡

以天山乌鲁木齐河源１号冰川１９９６／１９９７年度和１９９７／１９９８年度实测物质平衡资料为基础。利用等直线法计算出１号冰川年物质平衡分别为－８５３．０ｍｍ和－７８０．９ｍｍ,相庆的ＡＡＲ植分别为０．２５和０．３３自１９５９以来,１９９６／１９９７年度１号冰川物质负平衡值最大,１９９７／１９９８年度次之,根据该地区气温和降水记录资料分析,造成这 结果的主导因素是气温,尤其是夏季消融期气温,其次是降水     

Application of a Degree-Day Model for Determination of Mass Balance of Urumqi Glacier No. 1, Eastern Tianshan, China

In order to verify the feasibility and stability of a degree-day model on simulating the long time series of glacier mass balance, we apply a degree-day model to simulate the mass balance of Urumqi Glacier No. 1 for the period 1987/1988-2007/2008 based on temperature and precipitation data from a nearby climate station. The model is calibrated by simulating point measurements of mass bal-ance, mass balance profiles, and mean specific mass balance during 1987/1988-1996/1997. The opti-mized parameters are obt...     

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4025 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...     

天山乌鲁木齐河源1号冰川对降水影响的定量分析

以天山乌鲁木齐河源１号冰川为例,系统地分析了冰川区降水的形成因素,阐述了冰川作为特殊性质的下垫面对降水产生影响的机制,并定量化地计算出了乌鲁木齐河源１号冰川对降水的贡献,冰川作为特殊性质下垫面对降水产生影响,其主要是通过致冷效应以及由此引起发的温跃现象、逆温现象、冰川风现象、凝结高度降低现象和水平降水现象的作用来实现的,乌鲁木齐河源１号冰川作为特殊性质的下垫面对年降不的贡献比重随高度的不同而变化。     

天山乌鲁木齐河源1号冰川雪层中NO_3~-的演化过程

根据2004年11月至2005年10月在天山乌鲁木齐河源1号冰川积累区采集的雪坑样品研究发现,雪层中NO3-平均浓度存在季节性变化特征,湿季（4~10月）的NO3-浓度明显低于干季（11月至次年3月）。特别是在春季,在雪层上部出现的浓度峰,经过夏季淋溶改造,稀释并合并为稳定的浓度峰;雪层中各浓度峰普遍处于向下迁移的过程...     

Mechanisms and Simulation of Accelerated Shrinkage of Continental Glaciers: A Case Study of Urumqi Glacier No. 1 in Eastern Tianshan, Central Asia

Similar to most mountain glaciers in the world, Urumqi Glacier No. 1 (UG1), the best observed glacier in China with continued glaciological and climatological monitoring records of longer than 50 years has experienced an accelerated recession during the past several decades. The purpose of this study is to investigate the acceleration of recession. By taking UG1 as an example, we analyze the generic mechanisms of acceleration of shrinkage of continental mountain glaciers. The results indicate that the accel...     

乌鲁木齐河源1号冰川积累区透底冰芯地层及冰结构分析

对乌鲁木齐河源１号冰川积累区一支深达９１．６４ｍ的透底冰芯进行了详细的层位及冰结构分析，结果表明，在２０ｍ深度以内，很好地保存了原始沉积的特征，但在７０￣８０ｍ深处还发现小密度的乳白色冰占优势的冰层，可能形成于小冰期，中层具有动力变质及再结晶作用共存及反复消长的结构特征（冰晶尺寸、气泡），未见单极大型组构，但出现弱竖环形组构，底层出现弱宝石状的多极大组构。     

天山乌鲁木齐河源1号冰川不同海拔可培养空气源酵母菌系统发育及多样性研究

为了了解天山乌鲁木齐河源1号冰川（简称乌源1号冰川）空气及气溶胶中可培养酵母菌的多样性、系统发育、空间分布及其与冰川生境酵母菌的关系,在乌源1号冰川西支3个海拔梯度位点收集空气气溶胶,采用4种培养基分离空气源酵母菌,根据菌落形态和显微镜镜检细胞形态初步分组,采用MSP-PCR指纹分型和rRNA基因间隔序列（ITS）确定酵母菌菌株的系统发育和分类地位,并分析了空气源酵母菌群落的多样性及空间分布特征。研究表明：从乌源1号冰川的表面空气共分离414株酵母菌,全部隶属于担子菌门（Basidiomycota）,MSP-PCR指纹分型划分为53个基因型,代表菌株ITS基因测序结果显示隶属于9属28种,其中24种为伞菌亚门（Agariomycotina）成员,4种属于柄锈菌亚门（Pucciniomycotina）,其中Holtermanniella、Vishniacozyma、Filobasidium、Dioszegia为优势酵母菌属。有6株酵母菌最适生长温度为16~18 ℃,为嗜冷菌,其余24株为耐冷菌,最适生长温度为22~25 ℃。Holtermanniella festucosa与Vishniacozyma victoriae为冰川空气广布的优势酵母菌种（22.22%、16.91%）,其他大多为来自周边生境的耐冷酵母菌,在冰川生境均有分布。此外,在小幅度的海拔梯度上,3个海拔高度的空气酵母菌群落结构有所不同,但多样性指数没有显著差异。冰川生境酵母菌来源与其周边空气酵母菌密切相关,但以Holtermanniella属为代表的空气源优势酵母在冰川生境不能分离,说明冰川的严酷条件对外源微生物具有明显的选择作用。