西昆仑山崇测冰帽温度分布研究

冰川温度场研究具有气候学意义,尤其在缺乏气象台站的地区更是如此。崇测冰帽位于藏西北高原,东经81°、北纬35°、顶部海拔6580m。1987年8月,沿冰帽主流线,从海拔6366—5950m作者对六个冰岩芯钻孔及旁边雪坑进行了冰温测量.在海拔6328m的S12岩芯孔内7—8m深处测到一16.4℃的冰温,为我国目前测到的最低冰温.本文拟在前人研究基     

青藏高原古里雅冰芯中的现代大气环境记录

1992年在西昆仑山古里雅冰帽海拔6400m处钻取的古里雅冰芯,连续记录了大气对流层中上部气溶胶的干、湿沉积,为研究青藏高原西北部高空大气环境提供了独特的契机.根据对冰帽的粒雪成冰和冰内化学物质的沉积过程以及冰芯物理学研究,现已探明冰芯内主要特征层位的形成机制和季     

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.     

海螺沟冰川冰蚀基岩面矿物变形与冰下过程

海螺沟冰川地处温暖湿润的海洋环境, 冰川运动速度较快, 冰川底部接近压融点, 存在丰富的冰川融水. 冰川底部有丰富的碎屑, 为冰川磨蚀提供了有效“研磨工具”. 偏光显微镜下观察冰蚀基岩面矿物变形破裂特点, 揭示长石、石英、角闪石和黑云母不同程度存在变形、破裂和化学蚀变. 受矿物晶格特性制约, 黑云母发生弯曲变形较普遍, 弯曲方向多与冰川流向一致, 少量角闪石也出现弯曲变形; 石英和长石多见高角度张性破裂和低角度压剪破裂, 个别矿物被完全压碎(糜棱岩化), 显示出其刚性特点. 冰川底部的磨蚀、拔蚀、冰下流水作用和冰下溶蚀作用在微观尺度上都得到证实. 矿物的变形、破碎是冰川底部侵蚀的基本机制, 海螺沟冰川单次磨蚀厚度在30~90 μm, 统计平均50 μm, 主要产生粉砂粒级碎屑. 基岩表面矿物变形破碎程度向下迅速降低. 推算本地的冰川侵蚀速率约2.2~11.4 mm/a, 与其他海洋性山岳冰川侵蚀速率较一致, 小于阿拉斯加大规模山麓冰川的侵蚀速率(10~30 mm/a), 大于大陆性冰川的侵蚀速率(0.1~1.0 mm/a). 冰川类型、冰川规模是影响侵蚀速率大小的主要因素.     

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.     

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.     

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.     

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.     

区域环境集成系统模式以及对我国夏季季风的模拟研究

重点介绍了中国科学院区域气候-环境重点实验室研制的区域环境集成系统模式RIEMS 2.0, 以及利用该模式对东亚地区进行了1979年1月到2000年12月的长期积分试验, 重点考察了区域气候模式对东亚地区的夏季季风的模拟能力. 结果表明: (1) RIEMS 2.0模式能够较好地模拟出夏季表面大气温度的空间分布以及不同区域温度的年变化; 同时模式模拟季平均和月表面大气温度与观测之间偏差大约一般在1~2℃. (2) 对于降水来说, RIEMS 2.0模式能够较好地模拟夏季降水的空间分布特征以及东亚地区雨带季节性演变, 同时RIEMS 2.0模式模拟的雨带演变较RIEMS 1.0更加接近观测. (3) RIEMS 2.0模式能够模拟出大尺度环流背景场. 该研究表明区域环境集成系统模式能够较好地应用于我国区域夏季季风气候模拟研究工作.     

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.     

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.     

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.     

吉林长白山地晚更新世冰川作用

长白山(2749 m)是中国东部晚更新世以来存在冰川作用典型山地之一, 在天池周围海拔2000 m以上保存着良好的冰川侵蚀与堆积地貌, 在火山锥体内侧与外侧构成“口内口外”模式的冰斗冰川. 冰川的发育依托独特的火山地质与地貌大背景, 保存完好的冰斗、槽谷、冰坎、磨光面以及冰碛垄等, 显示研究区在末次冰期有过多次冰川作用. 通过对冰碛物光释光(OSL)年代测定, 结合冰川地层与火山地层的相互关系以及火山岩的K-Ar、高精度铀系不平衡测年(TIMS)、电子自旋共振(ESR)等年代结果, 确定长白山地区发生两次冰进作用, 即黑风口冰进, 分布于火山锥体的西坡和北坡海拔2000~2100 m处, 冰进时段为距今20 ka左右, 属于末次冰盛期(LGM)的产物; 气象站冰进, 分布的海拔高度为2400~2600 m处, 冰川作用发生在11 ka前后, 属于晚冰期的产物, 其发生可能受到全球性新仙女木降温事件的影响. 末次冰盛期冰川发育的规模大于晚冰期. 在相似的季风系统影响下(冬雨雪型), 长白山末次冰期的冰川序列与东亚沿海其他冰川发育地区, 如中国台湾、日本等地具有一定的时空耦合性.     

基于8个准全球模式模拟的南海深层与底层环流特征分析

初步分析了8个准全球高分辨率海洋模式模拟的南海深层和底层环流,总结了模式中南海深层与底层环流的基本特征.温盐误差分析显示深层温度相对偏差一致偏负,而盐度偏差大部分模式基都是为正偏差,表明深层偏冷偏咸.温度的偏差幅度要大于盐度,且温盐在深层存在趋势.吕宋海峡深层1500m以深水交换各模式平均为0.36Sv,与观测相比偏弱.同化过的模式和一个未同化的模式(OCCAM)都显示,吕宋深层水交换在春季达到最小,而在冬季达到最大.大多数模式2400m以深垂直积分流函数显示南海深层在大尺度上为气旋式环流,但流函数的分布与由气候态温盐数据集(GDEMv3)诊断出来的流函数相比存在较大的差异.南海1000m以浅经向翻转结构比较类似,但1500m以深的经向翻转结构空间分布和强度大小存在较大的差异.而2400m以深的经向翻转与气候态温盐数据集(GDEMv3)诊断出来的经向翻转相比偏弱,这表明着模式中深层水垂直混合过程偏弱.在上述分析基础上,详细探讨了初始温盐场、地形、垂向混合方案对南海深海环流的影响,对今后专门构建适合南海深海环流研究的模式提供了必要的参考.     

砷化镓(100)与石墨表面电子态的扫描隧道谱研究

对材料表面电子结构的研究,是固体表面物理研究的一个重要方面。近年来在扫描隧道显微镜(STM)基础上发展的扫描隧道谱(STS)技术,显示出在表面电子结构研究中独特的性质。它的一大特点是与STM结合,可以给出空间可分辨的表面价态和空态密度分布。这对于表面不同原子和不同微结构处局域电子态的研究具有重要意义。本文利用国内生产的大气中的STM系统进行改装,发展了STM/STS谱仪。利用这台系统,对砷化镓(100)和     

若尔盖盆地RM孔孢粉记录及其年代序列

青藏高原东北部若尔盖盆地连续的花粉记录提供了最后两个冰期-间冰期植被和气候变化证据, 同时为建立RM孔上部60 m的年代序列提供依据. 在间冰期和间冰阶亚高山云杉-冷杉林广泛分布于若尔盖盆地, 说明在这些时期盛行温暖湿润的气候. 在倒数第2次冰期和末次冰盛期冷干的气候条件下分别存在着流石滩和干旱荒漠植被, 且前者更冷. 在MIS4, 主要是高山草甸; 在MIS3, 亚高山云杉-冷杉多次扩张和收缩表明存在一系列的冰阶和间冰阶事件, 这与古里雅以及GISP2的冰芯记录吻合. 从RM孔孢粉记录得到的气候史和从阿拉伯海提取的季风记录与古里雅和格陵兰冰芯δ18O记录之间显著的相似性支持以下观点: 青藏高原对于北大西洋盆地的气候事件和亚洲西南季风强度变化之间起着重要的联系作用.     

中国瘤棘奈氏虫种群密度和形态特征的时空差异及其影响因子

瘤棘奈氏虫(Netzelia tuberspinifera)是东亚特有种,属于有壳虫原生动物,壳体大小约为100μm.本文首先在空间尺度上对中国88个湖库中瘤棘奈氏虫地理分布进行分析,发现瘤棘奈氏虫的分布与纬度、海拔和温度显著相关,分布在低纬度、低海拔、高温的亚热带和热带地区.重点以福建厦门汀溪水库连续4年时间序列样品和中国南方地区28座水库(14个流域)空间样品为基础,研究瘤棘奈氏虫种群时空变化规律及其影响因子.结果表明,汀溪水库瘤棘奈氏虫种群密度为0～10.7 ind/L,存在显著的季节变化,水温和食物(藻类)是主要影响因子,其中水温的影响更大.水温变化范围在14.3～32.1℃之间,高于30℃的水温更适合瘤棘奈氏虫生长繁殖,因此在夏秋季节种群密度较高.空间尺度上,瘤棘奈氏虫种群密度为0～19.2 ind/L,主要受地理因子的限制,随经度、纬度的增加而降低,同时食物(藻类)、电导率和硝态氮对种群密度也存在显著影响.在形态方面,壳口直径是决定瘤棘奈氏虫种群在季节间(33.5～68.2μm)和流域间(33.5～73.6μm)形态差异的主要特征;食物(藻类)可能是影响汀溪水库不同季节壳口...     

无反射投影特征边界条件及其在非对称日冕结构数值模拟中的应用

对文献中常用的无反射投影特征边界条件进行了改进,消除了磁场分量为零处的奇异性而引起的数值振荡,并使之编程时更易于实现.然后,将这种边界条件应用于非对称日冕结构数值模拟,得到了稳定的日冕定态结构.     

阿尔法磁谱仪低温冷却器热控制系统设计及实验

阿尔法磁谱仪是国际空间站上的大型物理科学实验仪器, 包含6组精密探仪器和650个微电子处理器. 主要目的是探测暗物质和反物质的存在. 对阿尔法磁谱仪低温冷却器热控制系统进行了设计、分析和实验研究. 采用环路热管作为主要散热元件, 既能保证在热态环境下, 热系统具有足够的散热能力, 低温冷却器不超温(+40℃); 又能保证在冷态环境下, 低温冷却器温度高于运行温度下限(?20℃). 结果表明, 低温冷却器热控制系统运行稳定, 达到了设计要求.     

阿尔法磁谱仪低温冷却器热控制系统设计及实验

阿尔法磁谱仪是国际空间站上的大型物理科学实验仪器,包含6组精密探仪器和650个微电子处理器.主要目的是探测暗物质和反物质的存在.对阿尔法磁谱仪低温冷却器热控制系统进行了设计、分析和实验研究.采用环路热管作为主要散热元件,既能保证在热态环境下,热系统具有足够的散热能力,低温冷却器不超温(+40℃);又能保证在冷态环境下,低温冷却器温度高于运行温度下限(20℃).结果表明,低温冷却器热控制系统运行稳定,达到了设计要求.