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。     

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。     

近期冰川进退、气候变迁与海平面上升

介绍了冰川变化与气候变化之间复杂关系的研究途径:(I)澄清冰川与气候的直接关系，为解释冰川动态提供气候模式;(2)定量地模拟冰川动态对气候的反应，理论分析冰川末端对气候变化的敏感反应特征;(3)据中尺度冰川—天气关系解释冰川变化与气象要素均值离差的比较结果。指出了近百年来山地冰川的近期变化，总趋势是退缩，但在退缩过程中又有十年时间尺度的前进脉动。不同地区冰川不仅世纪内波动时间上略有先后，并具有一定的相似性，而且多世纪波动亦有惊人的相似性。预测了下个世纪可能的陆冰与海洋交换:由于CO2的不断增加引起气候的变化，CO2引起海洋变暖对不同规模大小冰川的影响，以及在CO2提高环境中对由于冰消融引起海平面上升量的估计。     

冰川冰内及冰下水系研究综述

冰内及冰下水系的形成与演化具有时空变化性,对冰川汇水储水及径流过程产生影响,与之紧密联系的冰下水文过程(水力状况)与冰川运动、冰川侵蚀及冰川洪水形成等过程息息相关。冰内及冰下水系空间结构和形态复杂,且不同于一般喀斯特水文系统,具有明显的季节变化性,其空间分布和水力状况会因外界水体输入(降水和冰雪融水)的变化而改变。冰内及冰下水系的变化通过影响汇流对冰川融水的径流过程产生影响,冰川区一些溃决洪水事件的发生与冰内及冰下蓄水的突然释放有很大关系。冰川蓄排水还通过改变冰下水力条件来影响冰川运动,反之冰川运动不仅影响蓄排水过程的转换效率,且通过改变冰川消融强度(冰体向下游消融区输送速率的变化)影响冰川排水系统的空间分布范围。在气候变暖及冰川变化的背景下,研究冰内冰下水系演化的时空特征及其影响具有重要科学意义。综述了目前国内外针对冰川冰内及冰下水系相关研究的进展及主要成果,并对该领域的研究前景进行了展望。     

新疆冰川近期变化及其对水资源的影响研究

新疆的冰川水资源居全国第一,在新疆水资源构成和河川径流调节方面占有重要地位。最近30多年来,随着气温升高,冰川出现了剧烈的消融退缩,冰川融水径流量普遍增加,并对气温的依赖性增强。文章基于最新冰川观测研究资料,阐述新疆冰川的近期变化,分析对水资源的影响。研究表明,所研究的1800条冰川,在过去26～44年间,总面积缩小了11.7％,平均每条冰川缩小0.243km2,末端退缩速率5.8m/a。冰川在不同区域的缩小比率为8.8％～34.2％,单条冰川的平均缩小量为0.092～0.415km²,末端平均后退量为 3.5～10.5m/a。由于新疆各流域中冰川的分布、变化特征,以及融水所占河川径流的比例不同,因此,未来气候变化对新疆各个区域水资源的影响程度和表现形式是不同的。分析表明,在塔里木河流域,冰川水资源具有举足轻重的作用,但是,一旦冰川消融殆尽,对该地区将产生灾难性影响,现今该区冰川消融正盛,估计在今后30～50年,只要保持升温,冰川融水量仍会维持。未来20～40年,天山北麓水系中,1km²左右的小冰川趋于消失,大于5km²冰川消融强烈,因此,以小冰川居多的河流受冰川变化的影响较大。东疆盆地水系中的冰川数量少,并处在加速消融状态,河川径流对冰川的依赖性强,冰川的变化已经对水资源量及年内分配产生影响,水资源已经处在不断恶化之中。对于伊犁河与额尔齐斯河流域,未来冰川变化对水资源的影响在数量上可能有限,但会大大削弱冰川融水径流的调节功能。而气候变化对积雪水资源的影响和可能造成的后果应该予以特别关注。     

中国-巴基斯坦喀喇昆仑公路Ghulkin冰川百年进退变化

巴基斯坦喀喇昆仑山的Ghulkin冰川是距离中国-巴基斯坦喀喇昆仑公路最近的典型冰川之一,其冰川的进退变化影响着喀喇昆仑公路改建工程的线路设计与工程施工.为了追溯Ghulkin冰川的活动历史和查明近期进退变化,对过去200 a的相关文献和记录进行统计分析,并开展了2008-2011年野外定点观测,总结与分析了Ghulkin冰川冰舌的活动历史与近期变化.研究表明：Ghulkin冰川在1885-1980年近百年间经历了3次前进和3次后退,在此期间冰川波动了625 m;1913-1925年冰川处于显著的前进状态,1966-1978年冰川有小段距离的前进;2008-2011年K676+660处泥石流沟道逐年抬升,2011年南坡冰川融水由K676+660改道至K676+450;2010年的南坡冰舌较1994年后退了300余米,2011年的南坡冰舌较2010年后退了15.066 m,可见在2010-2011年期间冰川处于局部短期后退状态. 中巴公路冰川泥石流等灾害不但受区域气候的影响,而且还受冰川变化的影响.未来气候变暖将会导致冰川的强烈消融和后退,冰川融水携带大量冰碛体,形成大型的冰川泥石流,对公路的安全运营造成严重威胁.     

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.     

青藏高原及其周边地区冰川融水径流无机水化学特征研究进展

冰川融水径流是冰川流域物质运移的重要通道, 对其水化学特征和变化的研究有助于揭示冰川作用区物质的生物地球化学循环过程, 并为认识和评价冰川消融对自然环境和人类生活的影响提供基础。青藏高原及其周边地区分布着除两极以外最大储量的冰川, 近年来在气候变暖背景下冰川加速退缩消融。该地区冰川融水径流中各类化学组分的变化及其气候环境效应研究逐渐成为热点。因此, 通过概述青藏高原冰川融水径流中无机化学组分的含量和时空变化特征, 并总结离子和元素的主要来源及常用的物源追踪手段, 进一步综合分析得到： 冰川融水径流中离子和微量元素的含量及变化特征受冰川消融、 基岩性质、 径流水文特征和其他水体物理化学过程等因子和过程的共同影响。在总结该研究领域现存问题的基础上进行了展望, 认为应加强观测和基础数据积累, 厘清无机水化学组分的输移规律, 深入揭示影响水化学组分变化的多因素的协同拮抗作用机制, 评价冰川融水径流水化学的气候环境效应, 为应对青藏高原冰川消融带来的环境变化提供科学指导。     

粉尘颗粒物对祁连山老虎沟冰川融水理化性质的影响

基于2012年消融期6~9月在祁连山老虎沟12号冰川采集冰川融水径流样品,分析探讨冰川融水中粉尘颗粒物对融水理化性质的影响。结果表明,粉尘特征在消融期的变化很好地反映了冰川消融过程,融水中粉尘浓度和粒径众数在冰川强烈消融期的7月份表现为最高。粉尘体积粒径分布主要包括大气气溶胶超细颗粒(0~3.0μm,主要为PM 2.5),大气粉尘颗粒(3.0~20μm),以及局地源的粗颗粒(20~100μm);对雪冰消融释放的粉尘部分(3.0~20μm)粒径分布正态拟合结果说明,融水中粉尘颗粒物有很大部分来源于积雪中的粉尘运移所致。同时,融水中化学离子相对组成及其浓度消融期变化都与粉尘有较好的一致性,意味着粉尘对融水化学要素有重要影响。此外,pH值和电导率(EC)消融期的变化也反映了粉尘对融水物理指标的影响。在粉尘浓度较高时,融水pH值和电导率也表现出高值;融水径流中的悬移质颗粒物(SPM)浓度和溶解质固体(TDS)浓度具有较为一致的变化过程,反映了粉尘对于融水中溶解质含量也有较大影响。     

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。     

近期新疆哈密代表性冰川变化及对水资源影响

新疆哈密是资源性缺水地区,冰川是该区主要的供给水源。为了对该区冰川和水文水资源的现状和未来变化做出合理评价和预估,以榆树沟6号冰川和庙尔沟冰帽为代表,结合野外实测资料以及近年来在冰川变化领域所取得的相关研究成果,综合分析了在气候变暖背景下新疆哈密地区冰川近年来的变化过程及对水资源的影响。结果表明,1972-2011年,榆树沟6号冰川厚度平均减薄20 m,减薄速率约为0.51 m/a,冰川末端退缩254 m,年均退缩约6.5 m。由于强烈消融,冰川表面径流发育明显,且在末端有冰碛湖形成。相比之下,庙尔沟冰帽消融速率相对较小,对气候变暖的敏感度较低,这与冰帽类型和所处海拔较高有直接关系。综合分析发现,流域有无冰川覆盖及覆盖的比率大小,直接造成哈密地区不同流域近期河川径流变化的差异。     

Run-off analyses using isotopes and hydrochemistry in Yushugou River basin,eastern Tianshan Mountains

Yushugou River basin of East Tianshan Mountains receives water from melting glaciers. In recent years, the glaciers retreated strongly due to global warming which intensified the water cycle in the river basin. For this reason, the relation of water bodies based on hydrochemistry and isotope in the summer flood was carried out. Hydrochemistry research showed that there was frequent hydraulic interaction between river water and groundwater. Studying the isotopes and \(\hbox {Cl}^{-}\) of river water, glacier meltwater, groundwater and precipitation, indicated that Yushugou River was recharged by the glacier meltwater, groundwater and precipitation during the summer flood period. The analysis result based on the three-component mixing model showed that Yushugou River was recharged by 54.9% of glacier meltwater, 37.6% of the run-off came from groundwater, while less than 8% was contributed by precipitation. The study suggests that the role of glacier meltwater and groundwater, especially glacier meltwater, should be specially concerned in water resource protection and reasonable utilization, and the injection of glacier meltwater is the main reason for run-off variation in this alpine basin during the summer flood period.     

帕米尔中部North Kyzkurgan冰川跃动变化遥感监测

跃动冰川作为一种特殊类型的冰川,蕴含着巨大的灾害风险,对其开展监测研究具有重要意义。本研究基于1973年以来的Landsat影像、ASTER立体像对和ITS_LIVE数据产品,监测分析了帕米尔中部North Kyzkurgan冰川在跃动前、跃动中、跃动后的面积、高程、流速变化,揭示了该冰川完整的跃动发生过程。结果表明：North Kyzkurgan冰川是一条典型的跃动冰川,在1973—2011年处于恢复阶;2011—2016年处于跃动阶;2016年之后重新进入恢复阶。North Kyzkurgan冰川所在地区气候寒冷,降雪量丰富,同时该冰川积累区面积比率超过0.8,冰川作用正差近1 000 m,因此冰川补给物质充足。在积蓄区物质积累、不断增厚的情况下,冰川底部达到压力熔点,融水不断增多,在融水的润滑和顶托作用下,最终导致冰川发生跃动。因此,North Kyzkurgan冰川跃动的发生主要与热力学因素有关。     

气候变化背景下山地冰川旅游适应对策研究——以玉龙雪山冰川地质公园为例

相对于极地和高纬度冰川, 山地冰川拥有更为优越的地理优势与客源市场条件, 加之山地冰川极高的自然与文化遗产价值, 以及对旅游业带来的巨大经济收益, 历来备受各国商业媒体、政府部门和旅游者的关注. 目前, 全世界已有50多处山地冰川被成功开发为著名旅游目的地. 然而, 全球变暖却严重影响着山地冰川旅游及其周边环境, 按照目前山地冰川的加速消融趋势, 部分山地冰川的自然文化景观质量将明显减弱乃至消失. 另外, 气候变暖也将不可避免地影响着山地生态系统、冰上旅游线路和冰川体验项目. 同时, 冰川消融或消失也将明显导致冰川旅游目的到访人数的下降和地方经济收益的缩减. 基于以上原因, 以玉龙雪山冰川地质公园为例, 分析了玉龙雪山典型冰川旅游资源的消退趋势, 提出了未来玉龙雪山冰川旅游应对全球变暖的响应机制和适应对策, 以期对国内外山地冰川旅游应对气候变暖有所裨益.     

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.     

Types of debris slope accumulations and rock glaciers in South Spitsbergen

A proposal for the classification of accumulations formed at the foot of mountain slopes and glacier snouts is presented for South Spitsbergen. Simple (talus cones) and complex (protalus ramparts, protalus rock glaciers, moraine rock glaciers) landforms are distinguished. The homogeneity of the features deposited at the foot of mountain slopes on a bedrock as well as on a glacial ice is noted, although the latter are more easily destructed due to melting of the buried ice. A significance of the ice core (interstitial or glacial ice) for a development of protalus rock glaciers and moraine rock glaciers is emphasized.     

冰川水文模型研究进展

定量评估冰川变化对干旱区流域/区域水资源管理、海平面上升以及冰川自然灾害预防等十分重要。从冰川产流(消融)和汇流两个水文物理过程出发,介绍了国内外冰川水文模型的研究进展,对目前应用最广的两类消融模型——基于气象因子的统计模型和基于物理机制的能量平衡模型进行了分析和讨论;从冰川表面、内部以及下部汇流3个方面阐述了冰川汇流模型所取得的成果。表明冰川产流(消融)模型已相对较为成熟,而冰川汇流过程目前仍处于探索阶段。构建适合不同规模和类型冰川的、包含冰川运动信息的分布式冰川水文物理模型是今后的研究重点。