天山乌鲁木齐河融雪径流的“离子脉冲”现象初探

高山季节积雪及其径流的“离子脉冲”现象首次于1978年由挪威水文学家Johannessen和Henriksen发现。“离子脉冲”一词源于英文的ionic pulse,所指为季节积雪开始消融的几日时间内,少量(一般少于全部积雪雪水当量10％)的融雪水,在短至数小时长至数日内,集中将积雪中80％之多的化学物质排出,并可使径流化学成分产生一瞬时高峰。试验点上纯融雪水离子浓度变化过程研究表明,“离子脉冲”峰值可以达到全水文年平均离子浓度的10倍之多,特别是酸性物质如H~ 和SO_4~(2-)。由于受融雪水和碎屑岩石相互作用的影响,全流域融雪径流的离子浓度峰值有所降低,但一般仍能达到全水文年离子浓度的几倍。目前,高山季节积雪及其径流“离子脉冲”现象的研究,已分别在北欧和北美地区展开。本文将报道天山乌鲁木齐河空冰斗流域融雪径流“离子脉冲”现象研究的初步结果。     

积雪的若干光谱反射特征

本世纪初,融雪径流研究推动了积雪反射特性的测量工作.但直至1947年才开始400—900nm范围内的光谱反射特性测量。近年来,因资源卫星监测积雪动态研究的需要,1975年Harold等用户外取雪样在实验室测定了600—2500nm范围内的雪光谱反射曲线。1980年6—7月,我们在新疆乌鲁木齐河上游天山冰川试验站(海拔3820m)测量了不同状态下积雪在380—1180nm范围内的光谱反射曲线,并据此分析积雪的若干反射光谱特征。     

太阳辐射对积雪温度场影响的一维解——以中国西天山季节性积雪为例

自1985年以来,我们在中国科学院天山积雪雪崩研究站(43°16′N,84°24′E;1776ma.s.l.)进行了连续的冬春季观测.观测项目有积雪温度场,积雪各辐射分量,近雪面层传热,积雪的热物理性质以及作为积雪下垫面冻土的温度场。所有观测项目均用HP3497A(美国产)数据采集系统自动采集,辐射各分量采用EKO系列辐射仪(日本产),采集频度为每小时一次。本文便是在多年观测资料的基础上,以中国西天山季节性积雪为例,采用具有内热源的非稳态一     

高亚洲地区冰雪融化时间变化

高亚洲地区对气候变化非常敏感,是全球变化研究的热点区域.气温和降水的变化会在冰雪冻融的时间上反映出来.本研究利用1979～2018年长时间序列卫星微波辐射计观测反演了高亚洲地区冰雪融化的初始时间,并分析了天山、阿尔泰山、喀喇昆仑山、兴都库什山帕米尔高原和青藏高原东南(藏东南)等区域内的融雪时间变化特征.结果表明,高亚洲大多数地区(如天山、阿尔泰山和兴都库什山帕米尔)冰雪融化时间有提前趋势;只有喀喇昆仑山和部分西昆仑山地区冰雪融化时间保持相对稳定,甚至有一定的延后趋势;藏东南地区,傍晚过境观测数据表明冰雪融化时间有稍微提前趋势,但早晨过境观测数据表明冰雪融化时间则有一定程度的延后. ERA5再分析气温数据与融雪时间具有很好的相关性.在天山和阿尔泰山区域,气温显著升高与冰雪融化时间提前有很强的相关性;而喀喇昆仑山地区气温与该地区冰雪融化时间保持相对稳定一致;藏东南地区晚上和白天温度变化趋势相反恰可以解释清晨和傍晚分别检测到的冰雪融化时间变化趋势不同.利用ERA5再分析气温数据对融雪时间变化特征的交叉验证和分析,从客观上印证了ERA5再分析数据和本研究获取的冰雪融化时间的可靠性.本研究为全球变化对高亚洲地区冰冻圈影响提供了客观证据.     

离子淋溶作用对冰川化学记录形成的影响

积雪融化时,50％～80％的化学离子会随最初30％的融水流失。因此淋溶作用改变了雪层内化学元素原始季节层理记录,而代之以新的分布形式,这便成为冰芯记录而长期储存下来。因此,弄清楚淋溶前后各离子分布的相关关系,是进行高精度冰芯古环境、古气候记录恢复的重要依据。     

雪崩探奇

何为雪崩雪崩是沿着山腰突然落下的雪块和冰块。它往往是从覆盖多年积雪的山坡上开始的。突然间,咔嚓一声,先是出现一条裂缝,接着,巨大的雪体开始滑动。在雪体下滑的过程中迅速获得速度,于是雪崩体就像一条飞流直下的白色雪龙。以每秒几十     

横跨天山的人工爆炸地震剖面

横跨天山的人工爆炸地震测深剖面揭示出天山的地壳结构。结果表明,天山地壳分为上地壳和下地壳两层结构,层速度和厚度纵向和横向变化都很大。上地壳底部断续分布低速层,莫面深度在奎顿地区为４７ｋｍ,沙雅地区为５０ｋｍ。天山之下莫霍面变深,北天山和南天山交界处之下达到最深,为６２ｋｍ。地壳Ｐ波平均速度６．１－６．３ｋｍ／ｓ,上地幔顶部Ｐ波速度为８．１５ｋｍ／ｓ,奎屯炮记录的剖面识别出两组可靠的莫霍面反射波震相     

SRM融雪径流模型在西天山巩乃斯河流域的应用实验

为了验证SRM融雪径流模型在内陆干旱气候环境条件下的适用性, 在西天山巩乃斯河流域开展了模型的应用实验研究. 实验结果表明: 融雪径流模拟结果的两个拟合优度指标值分别是Nash-Sutcliffe系数(R²) = 0.87和体积差(D_V) = 0.90%, 和在国外25个国家的近80个流域的应用结果比较, 达到了比较好的模拟效果, 也显示出该模型在我国西部内陆干旱地区的良好应用前景. 在模型成功模拟融雪径流的基础上, 利用SRM模型并结合气候情景进行了气候变化对积雪和融雪径流影响的模拟. 结果表明: 在气温升高的情况下, 积雪的消融期明显提前, 径流也随之发生变化. 由于积雪对温度的变化十分敏感, 所以在以冰雪融水补给型的山区流域, 气候变化, 特别是气温升高对融雪径流的影响会十分显著, 而对径流影响结果的一个最为重要的特征是径流在时间分布上的改变.     

航天飞机极化雷达数据反演干雪密度

通过比较雷达波在不同密度空气－雪层界面入射角与雪层－地表界面入射角的差异,发现入射角一定时,雪密度越大,雪层－地表层面的入射角变化越大;雪密度一定时,雪层－地表界面入射角越大,雪层中折射角的变化越大,根据上述特性,依据积分公式模型（IEM）,模拟不同波长、不同密度和不同入射角条件下雪层表面的后向散射量,采用回归分析方法建立利用L波段、极化合成孔径雷达（SAR）反演积雪密度的算法,野外验证结果表明此算法能够准确地估算雪盖的密度分布状况。     

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.     

采用地震背景噪音成像技术反演天山及周边区域地壳剪切波速度结构

采用地震背景噪声成像技术获得了天山及周边区域的地壳剪切波速度结构, 数据取自中亚地区50个宽频带数字地震台站的连续噪音记录, 通过互相关计算共获取了约748个高信噪比瑞雷面波经验格林函数: 利用可视化方法测量了周期为6~50 s的瑞雷面波相速度频散, 据此反演了相速度分布模型和剪切波速度结构. 结果表明, 短周期(6~20 s)相速度分布与地质构造存在一定的相关性, 高速区域对应于山脉, 低速区域对应于沉积盆地, 天山造山带下部存在双向俯冲高速异常, 其中天山南部的高速异常从塔里木中上地壳向北俯冲, 天山北部的高速异常则从中地壳向南俯冲; 另外天山造山带中下地壳存在低速通道, 该通道为地幔热流的上涌或侵入提供了途径. 研究表明, 塔里木盆地地壳的向北俯冲和哈萨克地台地壳的向南俯冲作用, 以及天山下方的地幔热流上涌共同为天山造山带的活化提供了主要动力.     

怎么·什么·为什么

一提起雪,人们往往就会联想到白色、寒冷……但在显微镜下看到的美丽的雪的结晶却并不感到它是白色的。那么,在室外的积雪为什么看上去是白色的呢? 色彩可分为两种:物体的色彩和光的色彩。可是,由于色彩是光进入我们眼中时的一种感觉,所以我们在此可以把色彩只当作光的色彩来考虑。     

冰的世界

冰川在积雪终年不化的严寒地区、两极地区或海拔很高的高山上,只要坡度不十分陡(小于40°),雪就容易堆积起来,越积越高,密度越来越大,先是成为冰原,当雪堆再也渗不进水时就形成了冰川。     

温控路面

在北方地区,冬季堆积在道路上的大量积雪若不及时除去,常常会造成交通事故及交通阻塞问题。如果铺设一种路,下雪时,将路面温度适当提升,让雪自然融化,这样既保证了行车安全,又节省了许多人力、物力。     

天山雪莲花

天山雪莲花,亦称雪荷花,属菊科植物. 天山雪莲花,高10～30厘米,茎干粗壮,根部有许多残存着的棕褐色的叶片,基部上端的总苞片形成白色或淡绿色的多层卵形的膜质叶.苞片叶的里边是棕紫色的管状花.每年7月开花至秋天.     

雪水的保健作用

洁白如玉的雪,除了对越冬农作物有益外,对人体也有奇妙的保健作用.首先,积雪是天然的环保卫士和化肥厂.当降雪时,雪从大气中吸收了大量的游离氮、液态氮、二氧化碳、尘埃和杂菌,这就等于对被污染了的大气进行一次大"清洗",起到了净化大气的作用.其次,雪水本身也具有较好的保健和药用价值.     

延缓衰老应从少年始

青春是美好的。然而,随着岁月的流逝,衰老会悄悄抹去如花的年华,使人发出“高堂明镜悲白发,朝如青丝暮成雪”的悲叹。人由生到老是生命的必然归宿,谁也难免。那么,有无妙方使人老当益壮,让生命之树常青呢? 有的。那就是注重自我养生保健。人的衰老是一个渐进的过程,又受诸多因素的影响。据世界卫生组织公布的资料,在这些因素中:生活方式与行为占60％;遗传因素占15％;社会福利水平占10％;医疗条件占3％;气候变化占7％;其     

中心北极积雪内超痕量Pb指示的大气污染源区

根据 1995年“中国首次远征北极点科学考察队”野外实测资料 ,对采自 88～ 90°N考察路线的海冰表面积雪样品中Pb及其稳定同位素比率的空间分布及其环境意义进行了讨论 .以剪切带为界 ,南段积雪中的Pb含量大于北段 ,剪切带中的Pb含量与海盐中的接近 .估算表明 ,陆源Pb及海盐Pb分别占Pb含量的 0 16 %和 0 11% ,人为污染释放的Pb占 99%以上 ,这种Pb主要来自欧洲及俄罗斯中部地区的污染气团以及北美洲西部和俄罗斯远东地区的污染气团 ,Pb的稳定同位素2 0 6 Pb/ 2 0 7Pb比值亦证明了上述推断     

南极洛多姆冰帽中心覆冰冰晶结构特征

南极洲洛多姆冰帽内部(66°36′S,112°24′E)采集的冰岩芯地构成以干细粒雪为主,其中存在不少厚度小于2mm的覆冰薄层。它是冰盖表面积雪在较强的太阳辐射和风力作用下轻微融化后冻结形成的。覆冰薄层一般     

卓奥友顶峰(8201 m)积雪中细菌菌群结构及多样性分析

通过对卓奥友顶峰(海拔8201 m)积雪中细菌的扫描电子显微镜观察和640条16S rRNA基因序列测序分析, 发现雪样中细菌含量丰富, 大部分细菌为球状或椭圆状(>95%). 细菌的分类包括柄杆菌属(Caulobacter)、青枯菌属(Ralstonia)、Cupriavidus属、Pelomonas属和假单胞菌属(Pseudomonas). 其中假单胞菌属(Pseudomonas)的细菌含量最为丰富, 占所有16S rRNA基因序列的91.25%, 为该样品中的优势物种. 通过系统进化树分析和数据比对, 卓奥友雪样中的细菌除了与其他冰川、海冰或者寒冷环境条件中的细菌具有高度同源外, 还与其他环境如海洋、湖水和土壤中分离出的细菌的16S rRNA基因序列间具有高度的同源性. 这说明, 一方面, 寒冷贫瘠的极端环境条件对细菌的生存具有明显的选择性作用, 只有耐寒或嗜冷的细菌才能在冰川的极端环境下生存下来; 另一方面, 雪样中的细菌与其他环境条件如海洋, 湖水和土壤中的细菌的起源是相同的.