全球变暖对新疆水循环影响分析

随着全球气候变暖,新疆地区降水量、冰川数量、径流量、地下水位等自20世纪80年代中后期以来发生了很大的变化.通过对61个国家水文、气象站点20世纪50年代到2000年的降水量、气温、冰川、径流量、湖泊水量、地下水位的变化资料分析,探讨了新疆水循环的变化趋势和原因.结果表明:新疆地区降水量增加主要是由于全球水循环速度加快引起的.通过分析新疆高山冰川的变化,试图揭示全球气候持续变暖对新疆乃至整个西北地区水资源可能造成的巨大影响.     

乌鲁木齐河流域径流增加的事实分析

对应于新疆气候转型过程,天山乌鲁木齐河流域径流呈现了明显的增加趋势.河源区1号冰川水文点、跃进桥水文站及出山口英雄桥水文站径流在20世纪80年代中期以后均呈现出非常明显的增大趋势,但其增加过程的转折时间不尽一致.乌鲁木齐河源1号冰川径流在1997年发生了明显的突变,主要是由于强烈的升温过程导致了冰川的强烈消融和河源区降水的连续增加双重因素叠加的结果;跃进桥水文站径流年际趋势同步和相似于河源区1号冰川水文点径流的变化.初步分析表明:径流增加的主要原因是高山区降水的显著增加,而流域内降水明显增加的区域在高山带及山前平原区,中、低山带降水的增加趋势不是非常显著.     

气候变化对天山北坡奎屯河高山区地表径流的影响

采用奎屯河流域的乌苏、沙湾气象站1960—2009年50 a来的气温、降水量资料和奎屯河将军庙水文站的降水量、径流量资料,分析了气温、降水、冰川等变化对奎屯河出山口地表径流的影响.结果表明:将军庙水文站年降水变化与径流量呈显著正相关;尽管气温呈上升趋势,但年径流与平原地区和出山口的气温相关不很密切,气温可通过影响蒸发增加山区消耗水量,减少径流.然而,气温变暖会加剧冰雪消融,使冰川退缩变薄,特别是消耗冰川积累量来增加河川径流.在奎屯河出山口地表年径流量中,与20世纪80年代相比,冰川径流增加了5.7%,多年平均情况下消耗冰川积累的融水径流约占冰川径流的30%.同时,随气候变化的极值化,要注意高山地区降水减少和汛期气温降低引起河川径流减少,降水、气温高值引起的年径流增大与洪水危害,以及引起河川径流的年际变幅增大,并对水利工程造成的影响.有关气候变化对河川径流定量预测有待今后进一步探讨.     

新疆冰川、积雪对气候变化的响应(Ⅰ):水文效应

新疆是我国冰川、积雪资源最为丰富的地区,冰川和积雪融水在水资源构成中占有重要的地位,其对气候变化的响应使得河流水文过程发生明显的变化,对新疆干旱区的水资源利用和管理产生重大影响.新疆高山流域产流占地表径流的80%以上,其中冰川和积雪融水径流在总径流中的比例可达45%以上,积雪和冰川融水是河流的主要补给来源.在新疆北部的阿尔泰山和天山北坡河流主要以融雪径流补给为主,而在天山南坡、昆仑山、喀喇昆仑山和天山北坡的伊犁河流域的河流以冰川融水补给为主;以融雪径流为主要的河流主汛期在春季到夏初,而冰川融水补给的河流夏季是主汛期.随着新疆气候向暖湿转变,高山流域的水文过程对气候变暖和积雪增加产生明显的响应:以积雪为主补给的河流,水文过程对气候变暖的响应表现为最大径流前移,夏季径流减少明显;以冰川融水补给的河流,径流响应表现为6-9月汛期径流量明显增大,汛期洪水增多,年流量增加.由于不同补给类型河流的水文过程发生变化,其相应对下游的水资源供给和洪水安全管理产生了重大影响,在水资源管理方面需要适应气候变化对水文过程的调整,减缓气候变化对水资源安全的影响.     

气候变化对乌鲁木齐河流域水资源的影响

分析了乌鲁木齐河流域近40 a来的气候变化及其气候要素与冰川融水、降水径流的关系.结果表明:高山冰川区融水径流的变化主要受气温变化影响,冰川区夏季6~8月累积气温每增加0.5℃,流域37.95 km2冰川产生的融水量将增加3.3514×106m3;近期气温再升高0.5℃,冰川融水年平均径流量将达到35×106m3.降水对中高山径流的影响较大,每增加20 mm降水量,降雨径流量增加8.9×106m3,40 a来其变化呈略增加趋势,年平均增加量为0.4095×106m3,与冰川融水增加量相当;降水与冰川融水径流量增加百分率相比,增加幅度较小.最后提出了减少污染,增加植被覆盖面积等应对气候变化对水资源影响的措施.     

亚洲高山区全新世中期气候及其影响下的冰川模拟

本文利用一个1 km分辨率冰盖模式和11个PMIP4全球气候模式,研究了全新世中期亚洲高山区气候和冰川的变化特征。多模式集合平均结果显示,(1)全新世中期亚洲高山区年平均温度较工业革命前期降低了约0.7 ℃,夏季气温升高约0.7 ℃,冬季气温降低约1.8 ℃,全新世中期年平均降水略微增加(0.5%),但夏季和冬季降水分别增加和减少了约16%;(2)全新世中期亚洲高山区冰川较工业革命前期整体显著退缩,面积减少了约13%,体积减小了约8%。在区域尺度上,全新世中期亚洲高山区北部冰川的面积(体积)减少了约58%(47%),西部冰川的面积(体积)减少了约26%(25%),而南部冰川的面积(体积)增加了约20%(39%);(3)全新世中期夏季升温主导亚洲高山区北部和西部冰川的退缩,而降水增多是亚洲高山区南部冰川扩张的首要控制因子。本研究有助于加深理解全新世中期亚洲高山区冰川的变化格局和驱动因子。     

不同规模山谷冰川及其径流对气候变化的响应过程

以天山伊犁河流域为背景,通过冰川动力模型模拟,研究了统计意义上不同规模冰川及其径流对气候变化的响应过程的差异性.结果表明,不同规模冰川对气候变化的敏感性有较大差异,冰川径流变化与气候的变化亦不一致.在气温变暖、冰川退缩的过程中,冰川径流有一个增大的过程,冰川径流的峰值大小和出现时间取决于冰川大小和升温速率.根据径流峰值出现时间与升温过程的一致与否,提出冰川径流增大的临界升温速度概念.     

天山庙尔沟平顶冰川的基本特征和过去24a间的厚度变化

山岳冰川在20世纪出现的全面退缩以及在最近20 a的加速消融是近年来国际冰川与全球变化研究的热点问题之一.庙尔沟平顶冰川位于天山山脉的最东段,南、北、东外围为气候十分干燥的荒漠戈壁,高山冰川是哈密绿洲主要的水资源,其冰芯记录包含有起源于这一地区的沙尘暴信息.因此,对该冰川的研究一直为人们所关注.基于2004年和2005年对庙尔沟平顶冰川的考察和取得的冰芯资料,初步探讨了庙尔沟平顶冰川的基本特征和过去24 a间的厚度变化.     

冰川加剧消融对我国西北干旱区的影响及其适应对策

西北干旱区是我国生态最脆弱的地区之一, 也是国家安全和生态安全的核心区.冰川是西北干旱区的"固体水库", 高山冰雪融水一直是当地赖以生存和发展的重要水源, 是该地区独特的绿洲经济的命脉.在气候变暖的大背景下, 西北干旱区冰川加剧消融退缩, 冰川数量和规模均呈减少趋势.未来冰川将进一步萎缩, 冰川融水对河流补给将有显著变化.冰川加剧消融已严重影响到该地区水资源变化格局、 农业可持续发展和生态系统稳定, 对现有水资源管理与灾害防治等对策与措施提出巨大挑战.应采取从转变经济发展用水和管理理念, 到提高适应冰川消融的水利建设、 加强防灾与预测技术研究等方面的积极探索适应对策, 以应对气候变暖背景下冰川加剧消融给西北地区带来的挑战.     

唐古拉山东段布加岗日地区小冰期以来的冰川变化研究

对唐古拉山东段布加岗日地区小冰期以来的冰川变化资料进行了分析,结果表明,该地区小冰期最盛时(即15世纪)冰川总面积和总储量分别为241.46km²和19.6282km³,目前其面积和储量分别已减少了23.7%和15.1%,并且自小冰期以来有184条长度大约为0.6km的小冰川已消失.该地区各冰川面积和储量的绝对变化量随着冰川规模的增大而增大,而其相对变化百分数却是随着冰川规模的增大而减小.不同方位冰川小冰期以来的平均面积萎缩量、平均末端退缩量和平均末端高程上升量均表明,南坡冰川变化的绝对量比北坡的大.这说明在同一气候变化背景下,该地区南坡冰川对于气候变化的响应比北坡冰川敏感.小冰期以来该地区冰川雪线上升了约90m,这大致相当于气温上升约0.6℃.     

山地冰川变化的数值模拟及其在亚洲高山区的应用北大核心CSCD

在全球变暖背景下,亚洲高山区冰川正在加速消融退缩。从冰川的物理变化机制,数值模拟冰川变化的过程,是揭示冰川变化机理的关键,也是研究冰川对气候的响应以及预测冰川变化的重要途径,更是应对冰川变化引发水文、生态、和环境效应的重要前提。作为冰川变化研究的前沿方向和热点领域,数值模拟一直是山地冰川研究的核心任务,近年在对亚洲高山区冰川研究中进展迅速。本文首先简要介绍了对山地冰川进行数值模拟的基本原理和方法,然后简要回顾了近年来亚洲高山区冰川数值模拟的研究现状,最后基于目前的研究与认识,提出我国在冰川数值模拟研究的薄弱环节并进行了展望和设想。本文可为建立、发展冰川数值模型,尤其是亚洲高山区山地冰川数值模拟研究提供基础知识和参考。     

基于MODIS数据的青藏高原冰川反照率时空分布及变化研究

冰川反照率对冰川融化具有重要影响,以2000-2013年MODIS的MOD10A1逐日积雪反照率数据资料为基础,分析了青藏高原冰川反照率的时空分布及变化。结果表明：冰川年平均反照率变化范围是0.42（枪勇冰川）~0.75（PT5冰川）,其中夏季平均反照率变化范围是0.45（来古冰川）~0.69（东绒布冰川和古里雅冰川）。冰川反照率空间分布并没有明显的规律性,而冰川反照率的变化速率空间分布规律明显——南部较大往北减小,北部反照率出现增大现象。研究区内大部分冰川反照率呈波动降低的趋势,年平均反照率和夏季平均反照率变化速率最大值都出现在枪勇冰川,分别是-0.015 a^-1和-0.019 a^-1。木吉和木孜塔格冰川年平均和夏季平均冰川反照率都增大,木吉冰川是由于2012年的高反照率引起的,而木孜塔格冰川主要与该地区气温降低、降水增多有关。     

西藏札达盆地及周缘高山区第四纪冰川堆积及冰川进退规程讨论

札达盆地及周缘高山区的第四纪冰川堆积在空间分布上大致可分为:①盆地周缘高山区U形谷中及山麓地带的冰川堆积;②盆地周边深切峡谷区的冰川堆积;③盆地面上的冰川堆积;④盆地河谷高阶地与沟谷中的冰川堆积;⑤盆地周缘高山区山前地带的冰川堆积等。不同区域分布的冰川堆积,在砾石成分、磨圆度、结构构造、地貌特征等都有较明显区别。依据冰川堆积物的特征、分布等,可将本区第四纪的冰川发展,由老到新划分为:冰缘阶段→冰进阶段→最大冰川阶段→冰退阶段。对应的冰川类型为:山谷、山麓及冰帽冰川发育阶段→大规模冰帽冰川发育阶段→冰帽、山谷及山麓冰川发育阶段。现有资料研究表明,札达盆地及周缘高山区,是青藏高原第四纪冰川堆积发现最多、最全、分布最连续和保存最好的地区。为该区及青藏高原地区的第四纪冰川研究、冰期的划分和对比、气候地层的建立、古气候和古环境的研究等提供了珍贵的基础资料。     

念青唐古拉山羊八井附近古仁河口冰川的变化

利用GPS测量冰川不同时期的相关位置,结合地形图和航空照片的分析,在2004-2006年连续监测了念青唐古拉山羊八井古仁河口冰川的变化.结果表明:自小冰期以来,古仁河口冰川表现出较强的退缩状态,小冰期最盛期冰川末端海拔比现在降低100 m;小冰期后期到1970年,冰川末端退缩幅度约为7.0 m.a-1,1970-2004年平均退缩幅度为8.3 m.a-1.观测得到2004-2005年的平均退缩量约9.5 m.a-1,2005-2006年的平均退缩量为17.0 m.a-1.古仁河口冰川变化的现状,显示出冰川退缩幅度呈增大趋势.这预示着在全球气候变暖影响下,羊八井地区的冰川消融在逐渐增大,冰川水资源锐减,由此引起冰川面积的缩小.     

高山冰川区大降水带的成因探讨

在中纬度高亚洲的高山冰川带,由于下垫面的温度场和湿度场与周围环境的差异,形成冷岛和高湿中心.其结果造成水平湍流加强,并影响内部场的湍流加剧,使冰川区成为湿岛和局地对流加强,形成多降水过程,增加降水量.当过境气流通过时,冰川区形成阻岛,气流活动加强,产生降水天气.这种作用使高山冰川带成为高降水带,并且山地越高,冰川面积越大,对于气流影响越强烈.其结果形成青藏高原外围区冰川分布广,降水量大,而内部降水少的格局.大降水带的成因主要归于冷下垫面和高湿度场的作用.     

乌鲁木齐河源1号冰川不同时期雪层剖面及成冰带对比研究

对20世纪60年代、80年代和21世纪初天山乌鲁木齐河源1号冰川(以下简称1号冰川)雪层剖面特征、成冰带的对比分析研究,发现自20世纪60年代以来,1号冰川雪层剖面厚度明显减薄,结构变得简单,各层界限变得模糊.成冰带类型及其分布发生了明显变化,60年代存在于冷气候条件下的冷渗浸带,80年代被渗浸带所替代.21世纪初,1号冰川成冰带变化更为显著,尤其是东支,顶部已具有消融带特征.研究表明,20世纪80年代以来河源区气候变暖是导致上述变化的主要原因.     

不同规模山谷产川及其径流对气候变化的响应过程

以天山伊犁河流域为背景，通过冰川动力模型模拟，研究了统计意义上不同规模冰川及其径流对气候变化的响应过程的差异性。结果表明，不同规模冰川对气候变化的敏感性有较大差异，冰川径流变化与气候的变化亦不一致，在气温变暖，冰川退缩的过程中，冰川径流有一个增大的过程，冰川烃流的峰值大小和出现时间取决于冰川大小和升温速率。根据径流峰值出现时间与升温过程的一致与否，提出冰川径流增大的临界升温速度概念。     

1958-2005年祁连山老虎沟12号冰川变化特征研究

老虎沟12号冰川是祁连山最大的冰川, 面积为21.9 km2, 为极大陆型冷性复式山谷冰川. 该冰川监测开始于1958年, 1962年监测被迫终止;其后于20世纪70-80年代有过短期考察, 2005年恢复全面观测. 基于野外GPS观测, 两期1∶50 000地形图和两期1∶10 000地形图及Landsat ETM 遥感影像, 分析了过去近50 a来多时间段冰川的变化特征及其对气候变化的响应过程. 结果表明: 1957-1976年间冰川退缩约100 m, 平均退缩速率5 m·5a-1, 此后冰川归于平稳态; 1985-2005年间冰川退缩140.12 m, 退缩速率较之前(1957-1976年)提高了40.2%. 结合玉门镇气象资料分析认为, 升温幅度的增大是影响20世纪90年代中期以来老虎沟12号冰川退缩加剧的根本原因, 冰川在持续高温情景下的气候响应要敏感于低温情景.     

天山冰川观测试验站回顾和展望

天山冰川站是我国唯一的一个以冰川为主要研究内容的高山综合科学试验站,其建设和发展,对于促进我国冰川学的发展起了重要的作用。在我国开展冰雪科学研究的三十年中,天山冰川站经历了60年代初期的发展阶段和80年代以来的恢复重建和走向世界先进水平阶段;而展望未来,天山站有着广阔的前景。为纪念我国开展冰雪科学研究事业三十周年,总结经验教训,以便在改革和开放的形势下把天山冰川站办得更好。本文就天山冰川站所走过的路程和观测研究工作作一回顾和展望。     

天山奎屯河哈希勒根51号冰川表面运动特征分析

奎屯河哈希勒根51号冰川位于新疆奎屯市以南的天山依连哈比尔尕山北坡, 奎屯河上游支沟哈希勒根河源区. 1999年8月, 在该冰川上布设了用于冰川运动和冰川物质平衡观测研究的测杆18根, 并进行了冰川表面运动、冰川物质平衡和冰川末端变化的首次观测. 根据2000年8月和2001年8月的冰川运动观测资料, 分析了奎屯河哈希勒根51号冰川的运动特征和冰舌末端的变化状况. 结果表明: 奎屯河51号冰川应属于亚大陆型冰川; 1999/2000年度和2000/2001年度的表面运动值不大, 最大流速点的年运动速度为3.15 ma-1; 运动速度垂直分量UZ的变化规律同乌鲁木齐河源1号冰川的变化规律相同, 即消融区的显出流作用和积累区的显入流作用. 该冰川的冰舌末端处于相对稳定的退缩状态, 1964-1999年间平均退缩量约为1.4 m*a-1, 而1999-2001年间的平均退缩量为5.0 m*a-1, 反映出冰川退缩增大的趋势.