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.     

青藏高原东南部岗日嘎布地区冰川严重损耗与退缩

海洋性冰川由于所处位置降水量大、气温高, 因而对气候变化的响应更为显著. 针对藏东南海洋性冰川, 通过冰川表面物质平衡监测、GPS冰川末端位置测定、冰川雷达测厚以及地形图与卫星遥感图片相结合的方法, 对岗日嘎布地区冰川变化进行了研究. 研究发现, 从20世纪70年代以来, 本区冰川经历了严重的物质损耗与退缩. 南坡的阿扎冰川冰舌末端由于表面强烈消融而形成长约6 km的表碛覆盖区, 冰川末端呈现出加速退缩的态势. 北坡的四条冰川物质平衡观测数据显示, 2006年5~2007年5月冰川表面出现较大亏损, 冰川退缩速度为15~19 m. 此外, 与面积较大的冰川相比, 小冰川呈现出更为明显的退缩状态. 气温升高造成的本区冰川强烈物质损耗及占本区冰川数量众多的小冰川的“消失”将可能会对本区水资源、生态环境、局地气候及人类可持续发展等造成相当大的影响.     

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.     

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.     

青藏高原南部冰川变化及其对湖泊的影响

以青藏高原为中心的冰川群是整个中低纬度最大的冰川群. 根据最新中国冰川目录资料, 青藏高原中国境内有现代冰川36793条, 冰川面积49873.44 km², 占中国冰川总条数的79.5%和冰川总面积的84%. 青藏高原的冰川可大致分为海洋型冰川(或温冰川)、亚大陆型(或亚极地型冰川)、极大陆型(或极地型冰川等类型).......     

基于监测的藏东南然乌湖现代过程:湖泊对冰川融水的响应程度

青藏高原冰川和湖泊广布,湖泊水质、沉积物对冰川变化的响应研究较为匮乏.本文通过藏东南外流区第二大湖泊然乌湖监测的系统设计,研究了湖泊对冰川的响应程度.利用水位计对比然乌湖和各大补给河流水位与水温的关系,发现冰川融水补给河流(曲尺河)对湖泊水量平衡的重要性;利用水质多参数仪器定期监测湖泊和河流的水质参数的时空变化,发现冰川融水对然乌湖温度的时空变化有重要影响,导致水温自上而下降低,流量小的季节湖泊温度差异变小;自上游到下游电导率逐渐升高,显现出离子浓度低的冰川融水对湖泊的冲淡效应,p H随之变化;甚至影响到了叶绿素含量的时空变化;利用在上、中和下湖布设的沉积物捕获器监测沉积通量的时空变化,发现沉积速率非常大,通量具有上湖中湖下湖的规律,且时间上各湖具有入湖流量大的季节大于小的季节的规律,说明了冰川融水对然乌湖在沉积量方面的影响是决定性的.总之,然乌湖水体和沉积物能够高信度地响应上游冰川的变化,然乌湖沉积物具有高分辨率反演该区域冰川和气候变化的潜力.     

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.     

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.     

巴托拉冰川末端的运动学研究

巴托拉冰川位于喀喇昆仑山系西北部,洪扎喀喇昆仑山北侧,长59.2公里,面积285平方公里,为一巨大的纵向山谷冰川。中巴两国合作修建的喀喇昆仑公路115—119公里处的洪扎河右岸在该冰川末端下方通过。为查明巴托拉冰川变化特征,预测其未来变化趋势,估计其排水道变迁的可能性,中国冰川工作者于1974—1975年对这条冰川进行了较为详细的考察,1978年再度考察了这条冰川的下部。本文为两次冰川末端运动学研究总结的概要。     

北冰洋海洋酸化和碳循环的研究进展

海洋响应大气CO_2升高,引起海水pH和碳酸钙饱和度下降,这一过程称为海洋酸化.海洋酸化可能会对海洋生物和生态系统造成严重危害.在过去的20年中,全球气候变化引起北冰洋发生一系列快速变化,包括:海表温度上升、海冰快速后退、太平洋入流水增多、北冰洋和大气环流异常、淡水储量增加、初级生产力变异等.全球气候变化所诱发的北极快速变化预计将放大北冰洋海洋酸化,通过CO_2吸收和碳输送,北冰洋在响应气候变化较其他大洋更快速和显著.本文以北冰洋近岸碳吸收和碳封存研究,海盆区域表层海水p CO_2变异机理研究,20年来西北冰洋的酸化水体扩张现象为主线,综述了北冰洋快速融冰背景下的区域碳循环研究进展,并分析了其酸化水体增长与过去20年的环境和气候变化之间的联系.     

乌鲁木齐河源高山区固态降水对比测量的主要结果

降水量资料是水量平衡、冰川物质平衡、水文模型、区域及全球气候和环境变化研究的基本参变量。据国外研究,由于雨量器器口之上风速的增加及风向的变化对雨量器承受雨滴(雪粒)的干扰(动力损失,△P_a)、雨量器承水器和储水瓶(筒)内壁吸附部分降水(湿润损失,△P_w),以及降水停止到观测时刻和降水问歇期内雨量器储水瓶(筒)中水分的蒸发(蒸发损     

祁连山大雪山老虎沟12号冰川的近期变化及其趋势

一、研究概况老虎沟12号冰川长10公里,面积21.45平方公里,位于祁连山西部大雪山北坡,是祁连山最长的一条山谷冰川。该冰川的物理特征在我国大陆性冰川中具有代表意义。1959—1962年间,曾在该冰川末端附近设立过我国第一个冰川定位观测站。首次利用地面立体摄影测量方法绘制了该冰川大比例尺(1:10000)地形图。     

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.     

青藏高原中部色林错湖近10年来湖面急剧上涨与冰川消融

量化了1976～2010年间,特别是2000～2010年间西藏色林错、错鄂及班戈错的湖面面积及湖面海拔高度变化,分析了不同补给方式对湖面变化的影响,为最近10年青藏高原中东部气候变暖所致冰川加速消融提供了新证据.结合差分GPS实测湖面海拔、数字高程模型(DEM)及不同时相(1976～2009年)湖面面积的遥感解译,研究提出:(1)近40年来色林错湖面海拔高度变化过程可分为两个阶段.1976～2000年,色林错湖面海拔缓慢上升4.3m,平均0.18m/a;2000～2010年,湖面急剧上涨8.2m,平均0.82m/a.与色林错近10年湖面海拔的快速增长对比,错鄂和班戈错的湖面上升趋势缓慢且平稳.(2)1976～2009年间,色林错湖面面积变化过程经历了平稳增长→加速增长→平稳增长的变化过程.湖面总体扩大656.64km2,增长幅度为39.4%,特别是1999～2009年间,湖面急剧扩大549.77km2,增长幅度为30.6%.根据气象数据相关性及湖水水位平衡分析,近期气温升高所致上游冰川的加速消融是色林错近10年湖面快速变化的主要因素--冰川融水直接导致色林错湖面上涨约8m,降水量的增加是影响湖面变化的次要因素;而主导班戈错湖面变化的因素是长期降水量的变化,气温的影响是次要因素.     

地球风光

从高空俯瞰大地,巍峨的群山,深切的峡谷,蜿蜒的河流,广褒的沙漠,皑皑的雪山……历历在目,宏伟壮观。遥感技术的应用为人类提供了更为广阔的视野。白令冰川阿拉斯加的白令冰川是北美最大的冰川,其前缘在到达距阿拉斯加湾10千米的伊利亚斯国家公园的威特斯湖时停止了,冰川后方与巴哥利冰原相连,那里的积雪使冰川得以维持。在上个世纪,由于气候变暖和降水量变化,白令冰川的厚度减少了数百米。1900年以来,白令冰川前缘已经后退了12千米(白令冰川平均20年前进一次,但接下来又要后退,在这种前进与后退交替过程中,总体上冰川还是退缩了),阿拉斯加沿岸的冰川同样也发生了退缩。伴随冰川退缩而出现的一个有趣现象是,该地区的地震次数增加。孕育着白令冰川的望格尔和圣爱利亚斯山是由太平洋板块与北美板块碰撞形成的,厚重的冰川足以使地壳下沉以维持板块间的重力平衡。而冰川融化后,板块重量减轻,释重后的岩石沿断裂自由运动从而引发地震。尼亚加拉瀑布从空中看去,尼亚加拉瀑布就像一条蓝绿色的水帘悬挂在50多米高的悬崖上。尼亚加拉河一路奔来,在这里以每秒200万立方米的水量纵身跃下,坠入加拿大境内的马蹄湾,成为世界上最大的瀑布。强大的冲击力在崖底产生浓浓的水雾,...     

南极生物圈

正磷虾是南极海域数量最丰富的甲壳类动物,它是企鹅、海豹和鲸类的主要食物。作为食物链底层的一个重要环节,这种微小的生物却"养活"了地球上现存体型最庞大的生物。但是,科学家发现,即使在一个相对很小的生活区域内,磷虾物种内的变异程度仍非常高,它们正在对环境做出适应性的变化。而地球表面的变化正在给海洋和生活在海洋里的生物造成越来越多影响。在南极,冰川加速消融、冰架崩塌,冬季海冰面积缩减,更让生     

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.