新疆山地冰川变化及影响研究进展

揭示新疆山地冰川变化及其影响,对新疆山地-绿洲-荒漠系统的健康和稳定发展意义重大。系统梳理新疆冰川物理变化、化学过程、生物资源、气候响应与生态效应等研究成果。结果表明：①新疆山地冰川总体上呈加速消融之势,且受地形、气候影响,冰川变化的区域性差异明显;②气溶胶解释了乌鲁木齐河源1号冰川表层物质的组成与来源,同位素定量了各流域径流中冰川融水的比例;③冰川变化对极端微生物生存条件、空间分布的影响研究较为成熟,但其与生物资源间的综合反馈机理尚不明晰;④冰川消融对水资源的影响随冰川融水拐点的到来而加剧,造成的生态服务缩减和冰雪产业损失日益凸显。制定统一的冰川提取标准、扩宽研究视角、全面系统观测冰川、提高模拟预测精度、加强灾害预警与制定对策是未来新疆山地冰川研究的关注点。     

新疆山地冰川变化及影响研究进展

揭示新疆山地冰川变化及其影响,对新疆山地-绿洲-荒漠系统的健康和稳定发展意义重大。系统梳理新疆冰川物理变化、化学过程、生物资源、气候响应与生态效应等研究成果。结果表明:①新疆山地冰川总体上呈加速消融之势,且受地形、气候影响,冰川变化的区域性差异明显;②气溶胶解释了乌鲁木齐河源1号冰川表层物质的组成与来源,同位素定量了各流域径流中冰川融水的比例;③冰川变化对极端微生物生存条件、空间分布的影响研究较为成熟,但其与生物资源间的综合反馈机理尚不明晰;④冰川消融对水资源的影响随冰川融水拐点的到来而加剧,造成的生态服务缩减和冰雪产业损失日益凸显。制定统一的冰川提取标准、扩宽研究视角、全面系统观测冰川、提高模拟预测精度、加强灾害预警与制定对策是未来新疆山地冰川研究的关注点。     

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。     

冰川模型及其在古冰川模拟研究中的应用

冰川模型已广泛应用于预测未来的冰川变化。随着冰川地貌制图、测年和古气候研究的不断发展,冰川模型也逐渐用于模拟古冰川变化、估算古冰川发育时期的气候信息和探讨古冰川演化的气候驱动因素。本文综述用于古冰川模拟的两类模型：地貌-冰面剖面形态模型和物质平衡-冰川动力耦合模型,介绍不同冰川模型的原理、用于古冰川模拟的流程和利用地貌体进行模型参数校验的方法。在此基础上,以青藏高原及其周边山地为例,总结利用冰川模型恢复古冰川的范围、体积、平衡线等参数,估算不同冰川发育时期的温度和降水,以及评估测年数据及其恢复的古冰川期次和规模的案例研究。最后指出了利用冰川模型进行古冰川模拟研究存在的问题和未来发展趋势,为进一步加强和改进冰川模型在古冰川模拟研究中的应用,恢复古冰川的规模、演化过程及其气候驱动机制奠定基础。     

高亚洲冰川系统物质平衡特征及其对全球变化响应研究进展与展望

分布在高亚洲的大量现代冰川,是亚洲中部干旱半干旱地区最重要的淡水资源.高亚洲各区因环境差异,各区冰川系统物质平衡及其对全球气候变化的响应就表现出不同特点,需进一步应用冰川系统理论和方法对高亚洲冰川系统进行合理分区,研究各分区冰川系统的结构特征、物质平衡特征及其对气候变化的响应过程.通过总结国内外高亚洲冰川系统研究的现状,找出了国内外研究的优势及不足;在此基础上,从高亚洲冰川系统的等级划分、气候地形背景、结构特征、物质平衡特征、对全球变化的响应以及冰川系统径流变化对冰川灾害及环境影响的评估等方面进行了研究展望.并认为需要根据各区气候、地理条件划分不同的次级冰川系统,然后分别对不同冰川系统的冰川变化进行预测,根据冰川变化趋势,制定最优利用冰川水资源方案和冰川灾害防范措施.     

天山博格达峰现代冰川的进退变化

在中国西部山地中,博格达山脉是最早引起中外学者注意并进行考察的冰川区之一。本文是作者在前人工作的基础上,通过1959和1981年两度实地考察,并结合卫星象片和航空象片解译,对博格达峰现代冰川变化进行的初步探讨。 一、现代冰川发育过程及冰碛的形成时代 博格达峰地区共有113条现代冰川,分别位于南坡的古班博格达河、黑沟和阿克苏河,北坡的三工河、四工河、甘河子沟及白杨河等河流源头。这些冰川中的绝大多数是小冰     

冰川动力学模式模型进展及研究

冰冻圈是气候系统中的一个重要圈层, 其中冰川又是冰冻圈的重要组成部分, 冰川、 尤其是山地冰川的本构方程和建模一直是冰川动力学的核心任务。首先, 简要回顾冰川模型的研究和发展, 简要介绍了基于Navier-Stokes方程耦合温度场的三维冰川模型。然后, 介绍了冰川建模过程中的常用的静水压力近似、 一阶近似、 浅冰近似等的基本概念, 总结了冰川的动力数值模式建立的主要方法, 对于常用的GLIMMER冰盖模式的物理框架及其应用进行了介绍。最后, 针对目前的简化模型难以准确地描述山地冰川的物理过程及其变化的问题, 提出了一个基于全Navier-Stokes方程的山地冰川模型及其动力框架、 边界条件处理的设想。本文可为建立、 发展冰川及冰架模型, 尤其建立和发展山地冰川模型提供基础知识和参考。     

近几十年来喜马拉雅山冰川变化及其对水资源的影响

对近几十年来喜马拉雅山地区冰川变化的研究成果进行了综述,可以看出:气温普遍升高、冰川加剧退缩和冰川湖泊扩大是喜马拉雅山地区气候和冰川变化的主要特征和后果.冰川退缩导致冰川灾害的危险性增加并对本地区河流径流和水资源产生较长远的影响.但各段的气候、冰川变化及其影响存在区域差异,还需要对冰川变化和水资源影响方面的预估进行更广泛和深入的研究.     

喜马拉雅山北坡典型冰川流域水文过程比较研究北大核心CSCD

2005年为喜马拉雅山中段的暖干年,夏季气温为历年最高。本文利用2005年珠穆朗玛峰绒布冰川下游水文观测资料及附近定日气象站资料、羊卓雍湖卡鲁雄曲冰川流域水文资料及附近浪卡子站气象资料,分析了两个流域的融水过程,建立冰雪消融数值模型,并进行了对比研究。结果表明:统计相关得到两流域气温和降水高度相关性(r>0.8),说明在区域尺度上两个地区的气候过程相似。绒布冰川消融强度比卡鲁雄曲冰川约大2倍,冰川退缩速率二者也差2.5倍,说明用冰川消融气温估计的水量损失基本反映两地冰川变化的事实。本文提出的冰雪融水模型,可以用于两个冰川区之间广大无资料冰川流域融水及冰川变化的估计,以及恢复珠穆朗玛和喜马拉雅山脉其他地区的长期水文过程及水资源变化的计算。     

山地冰川储量估算方法研究进展

冰储量数据是预测冰川及海平面未来变化的初始参量,对其研究具有重要的理论与现实意义。目前冰储量估算的主要方法有实地测量法、经验公式法和物理分析法。系统分析和讨论了此三类估算方法的原理、发展现状及存在的问题,为山地冰川储量估算及冰川变化模拟研究等提供了方法参考。实地测量法估算精度高,适合中小型冰川的长期监测;经验公式法简单快速,适合大区域或全球性的冰储量估算;物理分析法相对复杂,优点是无需实测冰厚资料输入。机载测厚雷达、无人机等器测技术以及人工神经网络等理论模型为山地冰川储量估算的发展提供了新契机。     

1987—2016年雀儿山冰川变化及其对气候变化的响应

深入了解全球变暖背景下青藏高原东南部海洋型冰川的变化趋势及其对气候变化的响应,对认识不同类型冰川对气候变化的响应方式有重要意义.根据Landsat系列遥感影像和数字高程等数据提取了青藏高原东南部雀儿山地区1987—2016年期间多年的冰川边界,并对其变化过程和特征进行了分析.结果表明:1987—2016年雀儿山地区冰川...     

青藏高原东南部海洋型冰川物质平衡研究进展北大核心CSCD

青藏东南部海洋型冰川具有独特的气候敏感性,普遍呈现加速退缩趋势,这不仅影响区域水资源安全,而且伴生了相应的冰川灾害,是当前青藏高原冰冻圈变化研究的热点区域之一。本文对海洋型冰川物质平衡时空变化特征进行了综述,2000年以来冰川总体处于物质亏损状态,其平均物质平衡介于-0.66~-0.61m w.e.·a^(-1)之间;同时总结了海洋型冰川物质加速变化的驱动因素以及新特征。当前海洋型冰川物质平衡变化研究受观测数据缺乏和模型模拟不确定性等问题限制,尤其现有模型对冰面裂隙增多与扩张、冰崖-冰面湖-表碛相互作用、冰内冰下过程、冰崩、末端冰湖水-冰相互作用等过程的描述过于简化或基本缺失,其机理及影响仍存在较大的不确定性。未来需加强海洋型冰川物质平衡的综合监测,基于多数据和多方法的集成研究提高模型对冰川物质平衡多物理过程的耦合与模拟能力,为开展海洋型冰川物质变化的区域水资源效应和致灾效应研究奠定基础。     

1970—2016年阿尔金山冰川长度变化

长度是冰川的重要几何参数,对于认识冰川动态特征和模拟冰川厚度具有重要价值.基于阿尔金山第一次和第二次冰川编目数据及Landsat OLI遥感影像,利用冰川中流线方法提取了阿尔金山1970年、2010年和2016年的冰川长度数据,并结合气象资料分析了冰川长度对气候变化的响应.结果表明:2016年阿尔金山共有冰川507条,...     

大陆型冰川与海洋型冰川物质平衡对比研究——以天山和阿尔卑斯山典型冰川为例

物质平衡是冰川对气候变化最直接的响应,是冰川变化的重要参数.大陆型冰川与海洋型冰川发育在不同的水热环境下,它们对气候变化的响应程度、过程和机理存在很大差异,因此在全球变暖背景下对这两类不同性质冰川物质平衡变化特征及其机理做一全面的对比研究意义重大.以东、西天山的乌鲁木齐河源1号冰川和图尤克苏冰川以及阿尔卑斯山东、中、西部的欣特雷斯冰川、Caresèr冰川和Sarennes冰川为参照冰川,在对比分析这五条参照冰川近60 a来物质平衡变化幅度差异和阶段性差异基础上,对大陆型冰川与海洋型冰川物质平衡变化特征及其机理进行了对比研究.结果表明:在物质平衡阶段性变化上,阿尔卑斯山参照冰川物质平衡变化具有相似的阶段性,而天山和阿尔卑斯山参照冰川之间以及天山内部两条参照冰川之间物质平衡阶段性变化存在很大的差异,可见,无论不同性质冰川还是同一性质的不同冰川,其物质平衡的阶段性变化都可能存在差异,这与不同冰川所处环境水热变化的时间差异有关,而与冰川性质无关;在物质平衡变化幅度上,海洋型冰川变化幅度明显大于大陆型冰川,原因是不同性质冰川发育的水热环境及其对气候变化敏感性差异;在前人对冰川加速消融机理的研究基础上,本文也讨论了大陆型冰川与海洋型冰川物质平衡变化的机理及其异同.     

Remote Sensing Monitoring of Glacier Changes in the Western Region of Tanggula Mountains in Recent 25 Years

This paper focuses on revealing the status quo and variation of glaciers in the western region of Tanggula Mountains. The ratio threshold, NIR water identification and visual interpretation were used to extract the boundary of glaciers based on Landsat data (TM/ETM+/OLI) from 1990 to 2015. In particular, the NIR water identification is a new method to extract glaciers from water, which is suitable to improve the traditional method of ratio threshold. This study used spatial interpolation method to evaluate temperature and precipitation changes. The kriging interpolation method was adapted to manipulate and to extract the appropriate data based on ten weather stations. Comparing to the variations and characteristics of glaciers and climate change from 1990 to 2015, we concluded that glacial retreat in the western region of Tanggula Mountains was serious. The glacier area reduced from 1 693.65 km² to 1 490.81 km², respectively, in 1990 and 2015, in general, approximately 202.84 km² (11.98%) of glacier area has been retreated in the last 25 years. Moreover, the rate of glacier decline after 2000 was much faster than the last decade of the 20th century. In addition, the decreased area of glaciers in the lower altitude basins below 5 000 meters occupied 94.84% of the total change area while the glacier above 5 000 meters almost had no change. The kriging interpolation of the meteorological data indicated that the southeast of the study area was damp and hot while the northwest was cold and dry. The characteristic of temperature distribution from the northwest to the southeast presented from low to high, and precipitation increased in the first of the study period and then decreased but both of them were not very significant. In short, the temperature of study area was increased more prominently since 2000, while the precipitation change was very weak. The mean annual temperature and precipitation of 1980-1989a, 1990-1999a, and 2000-2013a were -3.53 ℃, -3.20 ℃, -2.22 ℃, and 384.49 mm, 354.27 mm, 428.13 mm, respectively. The study found that the glacier change was consistent with temperature variation in spite of the adverse effects of increased precipitation. Therefore, the research concluded that the precipitation change was not more significant comparing to temperature change. In other words, the main reason of the rapid decrease of glaciers in study area was likely due to the rise of temperature.     

天山冰川储量变化和面积变化关系分析研究

冰川储量的变化对海平面和区域水资源、生态环境以及社会经济等有重要影响,但是对大量冰川的储量变化很难通过实地观测获得。基于天山9条监测冰川储量变化的估算结果,通过统计分析,探讨冰川储量变化和面积变化的相互关系,以期通过测定冰川面积变化来估算冰川储量变化。结果表明：冰川储量变化与面积变化具有线性关系,其决定系数为0.67~0.70。加入其他山区冰川样本以后,决定系数并没有提高。其原因在于,一方面对冰川变化监测和冰川储量估算存在误差;另一方面,不同的冰川区由于冰川的类型、规模及区域气候特征的差异,冰川变化对气候变化响应的敏感程度不同。因此,未来不仅需要更多更准确的冰川储量估算,还需要按冰川形态类型和区域分别研究。     

1968-2009年叶尔羌河流域冰川变化——基于第一、二次中国冰川编目数据

利用"中国冰川资源及其变化调查"项目最新冰川编目成果和中国第一次冰川编目结果, 对中国叶尔羌河流域1968-2009年冰川变化进行了分析. 结果表明:叶尔羌河流域冰川总体上处于退缩状态, 面积减少了927 km², 年平均面积减少23.2 km², 年均面积缩小比例为0.36%·a^-1, 与中国其他地区冰川退缩程度相比属于中等水平. 叶尔羌河流域不同规模冰川的退缩幅度存在差异, 小冰川大幅萎缩, 甚至消失; 规模较大的冰川相对变化幅度较小, 一些冰川出现过跃动. 从朝向分布来看, 位于南坡的冰川退缩最为严重, 而西坡较小. 冰川集中分布在海拔5 100~5 500 m和5 500~5 900 m区间, 海拔4 700~5 100 m区间的冰川面积减少最为显著. 消失冰川大多数为面积在0.2~0.5 km²的小冰川, 且朝向东北坡的冰川消失数量最多. 研究区有冰川分裂现象, 也出现了支冰川前进超覆现象, 统计表明该流域有13条冰川在前进后形成6条冰川. 1968-2009年研究区气温升高、降水增加, 总体上看, 降水增加缓解了因升温而导致的冰川退缩.     

Multivariate models for predicting glacier termini

Concerns over the rapid retreat rates of mountain glaciers have been rising as global temperatures have continued to increase. The extent of variation in the retreat of mountain glaciers can provide information about changes to different climatic conditions. Assessing the retreat rates of glaciers is crucial to assess the continuing existence of mountain glaciers and the ramifications of those retreats on water security for human societies. Therefore, mathematical and statistical models for the quantification of glacier dynamics in response to climate change are in high demand. In this research, we propose a multivariate regression model that estimates glacier change and predicts the location of glacier terminus over time, based on observed climate factors. The proposed method is applied to temporal sequences of ground observations for a number of glaciers around the globe. This model can potentially be used for monitoring glacier systems using climatic factors.     

冰川运动速度研究： 方法、 变化、 问题与展望

冰川运动将积累区获得的物质输送到消融区, 维持着冰川的动态平衡。近年来, 随着气候变化, 全球大部分冰川面临着剧烈的退缩, 而冰川运动变化则较为复杂, 引起了学者们的广泛关注。文章系统总结了近年来冰川运动速度的提取方法、 冰川运动速度时空分布与变化及其影响因素的相关研究进展。另外, 还探讨了目前冰川运动速度研究中存在的问题和未来的发展趋势。结果表明： 基于测杆的方法能够获得精度较高的测量数据, 但存在时间和空间上的局限性; 基于遥感数据自动化提取的方法应用广泛, 但影像之间的配准以及海量数据的计算是当前阶段制约冰川运动速度研究的主要问题; 近年来, 无人机和地基合成孔径雷达的应用为冰川运动速度研究提供了高精度的数据支撑, 但二者在冰川运动研究中的应用还不够广泛。冰川运动速度的分布及其变化在空间上存在明显差异, 冰川厚度的变化可能是全球大部分冰川运动速度变化的主要原因, 但在单个冰川系统上, 冰川运动速度变化较为复杂, 其原因还需要进一步探讨。遥感数据的不断丰富, 云计算平台的使用, 物联网、 无人机和地基合成孔径雷达等技术的不断普及, 以及星、 空、 地协同观测的出现将会极大促进未来冰川运动速度研究的发展。此外, 冰川动力学过程也将备受关注, 成为未来冰川运动研究的热点问题。