冰川渗浸带吸热模型及动坐标求解

在冰川学研究中,根据冰川活动层的水热状态,将冰川自上而下划为干雪带、渗浸带、附加冰带和消融带,其中,渗浸带是冰川同环境进行能量与物质交换强烈,内部水热输送最剧烈的一个带。此外,在渗浸带内部的水热输运过程中伴随着一系列渗浸冻结、渗浸成冰、雪层变质等成冰运动。对于该带向大气的吸热以及自身内部温度变化过程的了解,有助于全面地认识     

黄河源区多年冻土活动层和季节冻土冻融过程时空特征

基于黄河源区2010~2012年4个监测场地的土壤温度和水分资料,分析了多年冻土活动层和季节冻土冻融过程时空差异.结果表明,4个场地地温和冻土厚度不同,活动层底板或最大季节冻结深度年平均温度(TTOP)分别为:查拉坪场地(CLP)?1.9℃,扎陵湖场地(ZLH)?0.9℃,麻多乡场地(MDX)–0.4℃,鄂陵湖场地(ELH)1.1℃.冻融过程差异与冻土温度和TTOP相关,随着TTOP升高,融化开始时间提前,CLP在6月初,ZLH在5月中下旬,MDX在5月初,ELH在4月上旬;冻结开始时间滞后,CLP为10月初,ZLH为10月上中旬,MDX为10月中旬,ELH为10月中下旬;活动层整体冻结期随之减小,CLP为202 d,ZLH为130 d,MDX为100 d,ELH整体融化期为89 d.CLP和ZLH冻结融化过程均于年内完成,冻结过程表现为由上向下和由下向上双向进行.MDX冻结过程持续至次年1月末,但在冻结期末冻结速率很小,由下向上冻结因极微弱而呈单向进行.ELH冻结持续至次年5月初,出现季节冻结和季节融化过程并存格局;冻结过程单向进行,但融化呈现微弱的双向过程;6月下旬至7月初双向融化比较稳定.各场地随着TTOP升高,由下向上冻结速率相对由上向下的减慢,由下向上的冻结深度减小,融化过程相对冻结过程持续时间比值减小.总之,黄河源区活动层季节冻融过程与青藏高原其他地区有比较显著的差异.     

南极洛多姆冰帽BHQ钻孔冰组构特征

我国学者对南极现代冰川的研究是1982年从南极东部维尔克斯高原北缘的洛多姆冰帽开始的,曾发现该冰帽存在完整而有规律的成冰带谱。位于冰帽边缘的消融带,元月份平均温度在0℃以上,夏季有消融,而冰帽顶峰附近的重结晶带则完全没有融化。1983年将该冰帽     

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.     

珠穆朗玛峰高海拔地区水体中氢氧同位素的地球化学特征

一、概况和取样位置 珠峰地区的喜玛拉雅山主脉的山脊大多在海拔6,000米以上,四个最高峰附近海拔高达8,000米以上,由于极高的海拔,在这个低纬度地区形成了巨大的山岳冰川。位于珠峰北坡的主要冰川有中绒布冰川、东绒布冰川和西绒布冰川,这三条冰川汇合成绒布冰川,珠峰地区有着强烈的太阳辐射和较强的水蒸发,昼夜温差很大,这些特点影响了积雪的变质成冰作用和冰川的消融过程。从雪线以上直到顶峰,积雪变质成冰作用属于渗浸冻结类型,不存在象极地冰盖地区或其他冰川地区的重结晶类型。这一自然地理特征也影响了珠峰高海拔地区冰雪中同位素的分馏作用及其组成的地球化学特征。     

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.     

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.     

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     

青藏高原东北部土壤冻融过程的数值模拟

利用青海省苏里站2009 年2 月1 日~12 月31 日的气象观测资料作为模式强迫场, 使用陆面过程模式CLM3.0(Community Land Model), 对青藏高原东北部季节性冻土区域进行模拟.结果表明, 模式能够较好地模拟出各层土壤的冻融变化趋势, 但在融化阶段, 模拟的土壤温度高于观测, 融化结束时间早于观测; 冻结阶段, 模拟的土壤温度略低于观测, 深层土壤冻结时间早于观测; 整体看来, 模式对冻结过程的模拟好于对融化过程的模拟, 对靠近表层的土壤模拟好于深层. CLM3.0 模式中认为冻土在土壤温度高于0℃时发生融化, 本文根据热力学平衡方程得到土壤发生冻融的临界温度, 进而对冻土的融化条件进行调整, 融化条件的调整减缓了冻土的融化速率, 使得土壤温度模拟降低, 同时, 调整后的模式模拟结果反映了冻土融化过程中伴随有冻结过程的发生, 与真实的冻土融化过程更为接近. 此外, 通过敏感性试验发现, 融化过程和冻结过程中土壤水的冻结速率是不同的, 表明模式中用于计算土壤发生相变后温度的方案还有待进一步改进.     

祁连山区黑河上游高山多年冻土区活动层季节冻融过程及其影响因素

祁连山区黑河上游多年冻土和活动层土壤水热过程基础观测数据薄弱,制约了黑河流域多年冻土区不同景观下垫面的水文功能研究以及多年冻土和活动层变化的水文效应研究.根据2013~2014年在黑河上游高山多年冻土区东支峨博岭北坡和西支冲积平原的活动层土壤温度、含水量观测资料,系统分析了活动层季节冻融过程、土壤水热动态及其影响因素.结果表明,高山多年冻土区气候条件以及地形地貌、植被、岩性和含水量等局地因素明显影响活动层季节冻融过程及其土壤水热动态,此外还受到积雪、水体和冬季逆温等因素的影响.峨博岭北坡地表温度年较差、活动层底板温度和年平均地温均明显低于黑河西支冲积平原同等海拔处.峨博岭北坡融化始日早、达到最大融化深度的日期晚、融化过程历时长、融化速率小;冻结(自地表向下)始日晚、冻结过程历时长、冻结速率小,完全冻结阶段历时长;在融化上升阶段和冻结下降阶段,活动层含水量变化速率明显较大.本文结果可为黑河流域多年冻土区不同景观下垫面的水文功能研究以及多年冻土和活动层变化的水文效应的辨识、模拟和预测提供基础资料和验证.     

青藏高原冰冻圈变化及其对区域水循环和生态条件的影响*

以青藏高原为中心的冰川群是中国乃至整个高亚洲冰川的核心,由于全球变暖,青藏高原冰川自20 世纪90年代以来呈全面、加速退缩趋势。作为全球最主要的高海拔冻土区,青藏高原近几十年气候变暖是冻土退化的基础因素,人为活动在局部加速了冻土退化,推测未来几十年内冻土退化仍会保持或加速。过去50 年,青藏高原积雪面积总体呈减少趋势。由于气温升高,青藏高原处于降雪和积雪临界状态的区域大大增加,导致青藏高原积雪期开始时间的推迟和结束时间的提前。冰川加速消融退缩,融水在逐年增加,冰川变化引发的水资源时空分布和水循环过程的变化,无疑将给青藏高原社会经济发展带来深刻影响。冻土及其孕育的高寒沼泽湿地和高寒草甸生态系统具有显著的水源涵养功能,是稳定江河源区水循环与河川径流的重要因素。青藏高原江河源区近几十年来生态退化和河流、湖泊、沼泽、湿地等水文环境的显著变化就与冻土退化密切相关。过去十年来由于冻胀和融沉破坏,青藏公路已经进行了多次全线性大规模的整修。在未来几十年内多年冻土的主要退化形式为地下冰的消融和低温冻土向高温冻土转化,这一过程将引起热融滑塌、热融沉陷等冻土热融灾害。为应对气候变化对青藏高原冰冻圈影响,应加强冰川融水对地表水和冰川融水补给河流的水文过程与预测研究,针对未来可能出现的各种灾害,要在科学预测和普查的基础上评价灾害风险。     

祁連山現代冰川資源及其利用問題

对河西走廊与柴达木盆地等干旱的逕流消失区来说,祁连山是比較潮湿的逕流形成区,从祁連山流出的河川水源,相当重要的一部分依賴高山冰川与积雪融水补給,大河河源都与冰川溝通。因此,充分利用高山冰川资源,人工調节祁连山冰雪融化的时間与速度,在改造河西与柴达木干旱面貌上,有重大意义。     

珠穆朗玛峰北坡6000 m以上主要生境细菌群落特征

式细胞技术及构建的细菌16S rRNA基因文库揭示了珠穆朗玛峰北坡6600~8000 m表层雪中细菌的数量, 以及6000 m冰塔林、6350 m冰川融水和6600 m表层雪中细菌的群落特征. 珠峰北坡表层 雪中细菌数量高于南极地区, 但与其他高山雪中相似. 表层雪中细菌的数量有随海拔升高而增多的趋势, 但与离子的浓度相关性不太. 珠峰北坡冰冻环境中的细菌16S rRNA序列与土壤、湖泊和河流、动植物体及其他冷冻环境中细菌的相似. 冰塔林、冰川融水和表层雪中细菌具不同的群落特征, Cytophaga-Flavobacterium-Bacteroides (CFB)类群细菌在冰川融水中占绝对优势, 冰塔林中属于β-Proteobacteria和CFB类的细菌为优势种, 而表层雪中细菌则以β-Proteobacteria和Actinobacteria类的细菌为主, 不同生境中细菌群落的不同可能是由于细菌的沉积后变化引起.     

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.     

南极冰下湖泊孕育未知生物

流域面积超过亚马孙河 研究者认为,南极洲其实就是一块厚厚冰层所覆盖的普通大陆,也正是冰盖妨碍了人们对南极的深入了解.然而,由于全球变暖,温度较高的冰下湖泊开始从底部侵蚀冰川,加速了冰川的融化.     

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。     

西藏南部普莫雍错19 cal ka BP 以来高分辨率环境记录

利用西藏南部普莫雍错深水湖区获取的3.8 m 长湖芯, 对湖芯中25 个样品的植物碎屑进行筛选和有机碳同位素测定, 在确定植物来源的前提下进行了¹⁴C 测定, 结合表层样品的过剩²¹⁰Pb衰变计算的沉积速率对整个湖芯的¹⁴C 测年及其碳库效应进行了系统校正, 结果显示该湖芯完整地覆盖了19 cal ka BP 以来的时间尺度. 通过对湖芯TOC, IC, 粒度和孢粉的分析, 发现该湖在16.2 cal ka BP 之前为一个水深较浅的湖泊, 尽管温度升高导致冰川开始融化, 湖区环境仍然具有冷干的特征; 16.2~11.8 cal ka BP, 沉积环境剧烈而频繁的波动, 14.2 和11.8 cal ka BP 左右的2 次冷事件可能是老仙女木和新仙女木事件的反映. 11.8 cal ka BP 之后, 已经形成了现今状态的深水湖泊, 冰川融水的补给使得湖泊水温较低, 受到湖泊水体影响的沉积物环境代用指标对温暖条件的响应并不明显. 通过普莫雍错湖与西藏南部相同时代的不同湖泊沉积物记录的比较, 发现末次冰消期开始的气候转暖对青藏高原东南部影响更加显著, 反映了西南季风自冰消期以后逐渐加强、向高原内部推移的过程, 以冰川融水补给为主的湖泊对冷事件的响应更加明显. 全新世以来,西南季风对整个西藏南部区域发挥着控制性影响.     

让冻土安稳"睡觉"

冻土最上面的一层会在暖季融化,在寒季冻结,被称为"季节融化层",它的厚度一般在1.5～4米,就像一层松软的"新棉被",是多年冻土的保温层.尽管它自身会不断发生冻融,但总的说来起到了一种保温作用.在这层"新棉被"的保护下,多年冻土是相对稳定的.     

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.     

南极冰川会融化吗?

南极大陆上发生的事情,人们是不太关心的,因为它距离我们生活的地区太遥远了.至于那里的冰川是否会融化,那就更无关紧要了. 常常会有这样的情况,被人们所疏忽的事物,往往却给人们的活动带来巨大而深刻的影响.南极的变化绝非与人类生活无关,岂知道,如果一旦那里的冰川全部消融,地球上的海洋水位将抬升60米左右,世界将面临一场严重的水患. 大家知道,南极大陆的表面始终被皑皑的冰体所覆盖.那里气候严寒,几乎无四季变化,也不受地球上不稳定机制的影响,因此,冰体能长期保存,常年不融.