天山东部冰芯pH值和电导率的大气环境空间差异

冰芯电导率是大气环境变化的替代性指标.对我国天山东部三个研究点奎屯哈希勒根48号冰川、乌鲁木齐河源1号冰川以及哈密庙儿沟平顶冰川粒雪芯中pH值和电导率的近期环境记录进行了分析研究.结果显示,三个研究点粒雪芯反映的近期pH值和电导率变化趋势不同:奎屯电导率随冰芯深度增加表现出升高趋势,哈密庙尔沟平顶冰川和乌鲁木齐河源1号冰川随冰芯深度增加表现出一定下降趋势;冰芯电导率平均值在哈密庙儿沟冰川最大,而其他两个点相对较小,这与矿物粉尘浓度和离子浓度的分布一致;雪冰电导率与粉尘及离子相关性分析表明,电导率主要受中亚粉尘活动影响,同时与Ca2+、Mg2+、Na+等相关性很高.通过比较显示,天山东部与我国西部其他研究点以及极地雪冰电导率的差异可以很好地反映大气环境的空间差异.     

中国天山冰川区降水、积雪pH和电导率季节变化特征分析

根据乌鲁木齐河源区2003-2004年度的大气降水样品、1号冰川一个完整年周期的连续雪坑样品及哈密庙儿沟平顶冰川和奎屯51号冰川雪坑样品的pH和电导率资料,系统探讨大气降水、表层雪、雪坑样品中pH和电导率的季节变化特征和沉积过程中pH和电导率的变化特点,以及不同冰川区雪坑中pH值和电导率的空间差异。结果表明:大气降水及表层雪中pH和电导率有着相似的季节变化趋势,主要受冰川所在区域大气中可溶性离子浓度和沉积后过程的影响;对1号冰川大气降水、表层雪和雪坑样品中pH和电导率的对比分析发现,从降水到表层雪,最后到雪坑样品的演化过程中,pH和电导率均呈减小趋势,而且pH和电导率的最高值均出现在春季;自西向东随着地理环境的变化,雪坑中样品的pH值呈升高趋势,哈密庙尔沟平顶冰川最大,乌鲁木齐河源1号冰川次之,奎屯哈希勒根51号冰川最小,但电导率却呈现出了不同的变化规律。     

祁连山西段冰川积雪中大气粉尘沉积特征

基于2012 年夏季野外考察、微粒粒度测试和扫描电镜(SEM-EDX) 微观形貌观测研究, 对位于我国青藏高原东北缘的祁连山西段典型极大陆型冰川区老虎沟12 号冰川、野牛沟十一冰川积雪中大气粉尘沉积进行了分析研究。两冰川区积雪中微粒的平均质量浓度分别是3461 μg/kg、2876 μg/kg, 年均沉积通量分别是207.6 μg/cm²、143.8 μg/cm²。将本研究区与其他区域冰川积雪中粉尘浓度对比研究表明, 冰川受周边粉尘源区影响较大。雪坑微粒浓度剖面和离子相关性分析表明, 祁连山西段冰川积雪中污化层富含亚洲粉尘的富Ca²⁺、Na⁺矿物;微粒体积-粒径分布众数介于3~22 μm, 两冰川区的粒径众数分别为12.6 μm和12 μm, 粒径分布均显示了单结构模式, 同时反映了祁连山冰川区与毗邻的天山地区雪冰中粉尘粒径分布模式的相似性和粒径众数的差异性。通过SEM-EDX对粉尘颗粒的微观结构研究发现, 颗粒绝大多数为形貌不规则的矿物粉尘颗粒, 和很少数量的飞灰颗粒等。同时, 对粉尘来源结合Sr-Nd同位素测定和气团后向轨迹分析进行验证, 认为位于研究区北边的巴丹吉林沙漠是祁连山12号冰川区粉尘最可能的源区。     

东南极内陆地区和乌鲁木齐河源1号冰川表层雪内NO^—3沉积后过程差异

酸性气体成分（如ＮＯ－３）的强挥发性导致其在雪面沉降后,具有沉积后气／雪交换作用,即其在表层雪内是“可逆”沉降的。通过比较东南极内陆雪坑的ＮＯ－３剖面和乌鲁木齐河源１号冰川表层雪内ＮＯ－３的浓度变化,认为沉积后气／雪交换作用在东南极内陆较显著,而在乌鲁木齐河源１号冰川则不然。表层雪内ＮＯ－３存在方式的不同和沉降机制的差异应是导致两地ＮＯ－３沉积后过程差异的原因所在。     

积雪淋溶作用对冰川雪层内主要阴、阳离子记录的影响

利用乌鲁木齐河源１号冰川初始消融季节的连续雪坑离子浓度剖面,初步探讨本区冰川雪层中离子淋溶作用的特征及其对雪冰化学记录的影响。结果表明原始积雪内的大部分化学成分随融水向下渗浸,并富集在雪／冰界面处或附加冰内。当冰川消融进一步加剧,导致大部分离子成分随融水进入冰川径流,则会最终形成离子浓度很低的冰川冰,冰芯之定量记录将蜕变为定性结果。     

近50 年来天山地区典型冰川厚度及储量变化

冰川储量变化与冰川水资源量变化以及冰川对河川径流的贡献量密切相关。在GPR-3S技术支持下, 本研究基于雷达测厚数据、不同时期的高分辨率遥感影像、地形图及实测资料, 分析了天山三个典型地区四条代表性冰川近期厚度及储量变化特征, 并通过对比探讨了造成变化差异的可能原因。结果表明, 1962-2006 年乌鲁木齐河源1 号冰川厚度平均减薄0.15m a^-1, 冰储量亏损26.2×10⁶ m³, 冰川末端平均退缩3.8 m a^-1;博格达峰南坡的黑沟8 号冰川在1986-2009 年间, 冰舌平均减薄0.57 m a^-1, 冰储量损失了25.5×10⁶ m³, 末端平均退缩11.0 m a^-1;位于博格达峰北坡的四工河4 号冰川在1962-2009 年间冰舌平均减薄0.32 m a^-1, 冰储量亏损14.0×10⁶ m³, 末端平均后退8.0 m a^-1;1964-2008 年间, 托木尔峰青冰滩72 号冰川冰舌平均减薄0.22 m a^-1, 由此至少造成冰储量亏损14.1×10⁶ m³, 末端退缩达40.0 m a^-1。对比分析显示, 青冰滩72 号冰川消融退缩最为强烈, 黑沟8 号冰川次之, 与乌鲁木齐河源1 号冰川、科其喀尔冰川相差不大, 稍大于四工河4 号冰川和哈密庙尔沟冰川。这种差异可能与区域气候变化和冰川物理特征有直接关系。     

天山乌鲁木齐河源1号冰川冰芯记录形成过程及年代划分

冰川冰芯记录了历史时期的气候环境信息.天山乌鲁木齐河源1号冰川位于亚洲大陆干旱半干旱地区的腹地,1991 -1998年在1号冰川钻取的4根深冰芯(To ～T3),用于探究该地区历史时期各项气候环境信息记录.通过化学离子季节变化特征以及δ18O和Mg2+的剖面与树轮重建的温度记录对比,分别对冰芯T2(80.1 m)的32...     

天山奎屯河哈希勒根51号冰川雪坑化学特征及环境意义

2004~2007年在天山奎屯河哈希勒根51号冰川采集3个雪坑样品。运用相关分析、海盐示踪法等方法,对化学要素的季节变化特征及主要阴阳离子来源进行分析研究。结果表明,雪坑中不溶粉尘和主要化学离子具有明显的季节变化特征;春季期间降雪中粉尘浓度明显高于其他季节。主要离子的浓度在沙尘季节也明显高于非沙尘季节。雪坑中Ca²⁺是主要阳离子,SO₄^2-是主要阴离子。除NO₃^-外,雪坑中其他离子浓度之间均存在较好正相关。表明冰川区主要受中亚地区沙尘活动影响;同时雪坑中的离子(尤其是Na⁺)除陆源矿物粉尘之外,一定程度源于海洋源。     

天山东段冰雪消融与产汇流水文过程——以乌鲁木齐河源区为例

应用天山北坡乌鲁木齐河源区1 号冰川、空冰斗和总控3 个水文断面2011 年5-9 月每10min 实测水位数据、15 min 的气温、降水数据、1 号冰川消融及空冰斗区积雪观测数据,采用排除和不排除降水对冰雪消融产流影响的研究方法,系统分析了不同冰川覆盖率下水文断面冰雪消融特征及产汇流过程。结果表明：（1） 乌鲁木齐河源区3 个水文断面流量昼夜差异明显,1 号冰川水文断面白天径流大于夜晚径流,空冰斗和总控断面则相反;3 个断面流量亦具有显著日变化过程,且流量峰值大小和到来的时间存在差异。（2） 在排除与不排除降水两种天气影响下,1 号冰川最大流量滞后最高气温分别为1~3 h 和0~1 h;空冰斗断面分别为10~16 h和13 h,总控断面分别为5~11 h 和6~7 h,反映了1 号冰川从消融产流到汇流时间最短,空冰斗积雪消融产流时间最长,总控位于二者之间,同时亦反映伴随降水过程冰雪融水汇流迅速,即从产流到汇流时间有一定的缩短。（3） 影响3 个水文断面流量变化的因素不同,冰川区热量条件是影响1 号冰川水文断面的关键,1 号冰川在过去20 余年间,冰内、冰下排水道变得更为单一,对融水的阻滞和贮存作用弱化,融水汇流过程变得更为迅速。（4） 冰川覆盖山区流域水文断面在冰川消融期的流量过程线变化及最大流量与最高气温时滞变化规律在一定程度上对于认识冰川覆盖率有差异背景下的流域下垫面水系演化、冰雪消融过程及水文断面径流补给具有重要的指示意义。     

天山奎屯河哈希勒根51号冰川变化监测结果分析

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,即奎屯河上游支流哈希勒根河源区。1999年8月,在该冰川上布设了用于冰川变化观测研究的测杆18根;同时,在冰川外围测定了2个基本控制点和3个冰川末端变化观测控制点,运用GPS和全站仪等观测技术及测杆实测等方法,对该冰川进行了末端和运动速度变化的首次观测。嗣后,每年的8月底～9月初进行了重复观测;并在2000年和2006年对该冰川进行了测量制图。通过实测资料分析并对比20世纪60年代冰川状况,结果表明:42年来冰川末端累计退缩了84.51 m,其中,1964-1999年间退缩了49.00 m,年平均退缩量为1.40 m/a;1999-2006年间退缩了35.51 m,年平均退缩量5.07m/a。冰川面积减少了0.123 km~2或8.3%,其中,1964-2000年间减少了0.083 km~2;2000-2006年间减少了0.040 km~2。明显地反映出冰川末端退缩加剧和冰川面积减少增大的趋势。冰川年平均运动速度在1.53～3.05 m/a之间,并有逐年减小的趋势。     

The pH value and electrical conductivity of atmospheric environment from ice cores in the Tianshan Mountains

Electrical Conductivity Measurement(ECM) from ice core is a representative index for atmospheric environmental change.The pH value and ECM from three shallow ice cores(each 3.85 m,231 ice samples total) on Glacier No.1 at the headwater of Urumqi River,Glacier No.48 in Kuitun area,and Miaoergou Glacier in Hami area in the eastern Tianshan Mountains,western China,were measured and analyzed for atmospheric environment records research.Ice core record shows that the changing trend of pH and ECM in three sites in recent years is different:ECM in Kuitun increases with the ice depth change,but ECM in Hami and Urumqi Glacier No.1 ice cores show a decreasing trend.Average ECM value in Hami is much larger than other two sites,just as the dust concentration and ions concentration are also very high in this site.ECM records in all three sites are mainly affected by aerosol mineral dust of Central Asia,and correlative coefficients of ECM and mineral ions such as Ca2+,Mg2+,Na+ are all significantly high.The pH value and ECM are also significantly high correlative coefficients in the eastern Tianshan Mountains.Comparison between the eastern Tianshan Mountains and other sites in western China,and Polar Regions,shows that the difference of ECM can very well reflect the spatial difference of worldwide atmospheric environment.     

天山东部冰芯pH值和电导率的大气环境空间差异

Electrical Conductivity Measurement (ECM) from ice core is a representative index for atmospheric environmental change. The pH value and ECM from three shallow ice cores (each 3.85 m, 231 ice samples total) on Glacier No.1 at the headwater of Urumqi River, Gla-cier No.48 in Kuitun area, and Miaoergou Glacier in Hami area in the eastern Tianshan Mountains, western China, were measured and analyzed for atmospheric environment re-cords research. Ice core record shows that the changing trend of pH and ECM in three sites in recent years is different: ECM in Kuitun increases with the ice depth change, but ECM in Hami and Urumqi Glacier No.1 ice cores show a decreasing trend. Average ECM value in Hami is much larger than other two sites, just as the dust concentration and ions concentra-tion are also very high in this site. ECM records in all three sites are mainly affected by aerosol mineral dust of Central Asia, and correlative coefficients of ECM and mineral ions such as Ca2+, Mg2+, Na+ are all significantly high. The pH value and ECM are also significantly high correlative coefficients in the eastern Tianshan Mountains. Comparison between the eastern Tianshan Mountains and other sites in western China, and Polar Regions, shows that the difference of ECM can very well reflect the spatial difference of worldwide atmospheric environment.     

青海苏干湖表层沉积物粒度分布模式与大气粉尘记录

位于干旱区柴达木盆地具有年纹层的苏干湖是以地下水补给为主的内陆封闭湖泊, 其表层沉积物粒度具有多组分峰态分布特征, Weibull 函数的拟合结果发现, 其粒度分布全部具 有4 个基本组分: 超细粒组分, 众数粒径在1 μm 上下; 细粒组分, 众数粒径在5~10 μm; 粗粒组分, 众数粒径在50~100 μm; 砂组分, 众数粒径在500 $m 左右。粒度主峰出现在细 粒组分或者粗粒组分。直接来自大气粉尘的冬季湖泊冰面样品及当地尘暴样品的Weibull 函数粒度拟合也显现出了相似的分布模式, 冰面样品的粒度主峰位于众数粒径在15~20 μmm 的 细粒组分, 砂组分(众数粒径452.9μm) 的出现指示出砂粒在冬半年沿冰面而进入湖泊中心。 尘暴降尘样品在尘暴季节(5 月份) 和非尘暴季节(11 月份) 的粒度分布普遍具有3 个组分, 缺少砂组分, 强沙尘暴事件样品则由4 个组分组成, 粒度主峰均位于众数粒径在100~200 μm 的粗粒组分。结果显示, 苏干湖湖泊沉积能够较好记录当地大气粉尘, 砂组分与湖泊周边干旱地表经历的近地面强沙尘活动有关, 粗粒组分记录了区域性的尘暴事件, 细粒组分主要反映 流域径流状况, 超细粒组分代表干旱区的大气背景粉尘和气溶胶。研究表明, 苏干湖内陆湖 泊沉积客观记录了区域大气粉尘和尘暴事件, 具有重建干旱区大气粉尘变化历史的潜在优势。     

2000—2019年新疆积雪终日时空变化特征

基于Google Earth Engine（GEE）遥感云平台,利用2000—2019年MODIS积雪产品资料提取和计算新疆积雪终日信息,利用趋势分析,变异系数等方法分析了新疆积雪终日时空变化特征和变化趋势。结果表明：（1） 新疆积雪终日以天山为界,天山以北长于南部,山区为积雪终日的高值区,盆地为积雪终日的低值区。北疆准噶尔盆地和伊犁河谷积雪终日在75~114 d之间,南疆塔里木盆地在0~31 d之间属于低值区。阿尔泰山脉、天山山脉和昆仑山脉区域在224~365 d之间属于高值区。（2） 南疆和北疆积雪终日有明显的时空差异,2000—2019年北疆准噶尔盆地和高海拔山脉地区积雪终日有明显的推迟趋势,推迟幅度达到14 d,占新疆总面积的8%。南疆塔里木盆地和东疆区域有明显的提前趋势,提前幅度达到16 d约占新疆总面积的44%。塔里木盆地和准噶尔盆地具有相反的变化趋势。（3） 新疆积雪终日年际变化差异显著,天山中段和北疆积雪终日出现不稳定状况,天山中段2002—2009年总体上呈现“M”型的特点,即多年积雪消融日年均值中出现明显的波峰和波谷,北疆2009—2019年积雪终日有较大的年际变化呈现出不稳定状况,出现明显的波峰和波谷,年际变化较大。     

新疆黄土分布规律及粉尘来源

通过新疆不同区域地形、黄土时空分布规律、物质组成等资料的对比,结合区域环流形势和沙尘天气的综合分析提出:不同黄土分布亚区,受不同的大气环流、局地环流和地形的作用,具有不同粉尘来源。南亚区主要来自塔克拉玛干沙漠,北亚区主要来自古尔班通古特沙漠,而形成西亚区黄土的粉尘主要来自中亚荒漠。     

表层雪中稳定同位素季节变化及其与水汽输送的关系——以天山乌鲁木齐河源1号冰川积累区为例

根据2002年9月至2005年12月在天山乌鲁木齐河源1号冰川积累区采集的表层雪样品,揭示了该区表层雪中δ<'18>O值的季节变化特征,讨论了水汽输送对降水中δ<'18>O值变化的影响.研究表明,天山乌鲁木齐河源1号冰川表层雪中δ<'18>O值季节变化显著,变幅可达12.59‰左右,其变化趋势和气温的变化趋势基本一致,...     

天山乌鲁木齐河源1号冰川大气气溶胶和新雪中可溶性离子关系研究

在2007年4月、8月和10月三个时段内,分昼夜采集了23个气溶胶样品和7个新降雪样品,对样品中的可溶性离子进行了分析。结果表明,乌鲁木齐河源1号冰川(以下简称1号冰川)春、夏、秋三个季节气溶胶平均载量为86.22 neq/m³,分析显示1号冰川存在NH₄HSO₄和(NH₄)₂SO₄气溶胶,并有少量NH₄NO₃气溶胶存在。气溶胶和新雪样品中可溶性离子成分变化趋势相似,气溶胶浓度升高,新雪样品的浓度也会有所升高,反之亦然。气溶胶和新雪中Ca²⁺、Mg²⁺、Na⁺、Cl^-、K⁺的相关性很好,说明雪中这些离子的浓度基本能反映大气中的状况;对气相和颗粒相并存的NH₄⁺和NO₃^-来说,雪中的离子浓度和大气中的离子浓度不相关。     

基于MODIS数据中国天山积雪面积时空变化特征分析

基于2011-2015年MOD10A2积雪产品和气象数据,通过几何校正、去云预处理,应用归一化差分积雪指数算法等获取中国境内天山山区积雪覆盖面积数据,分析了积雪面积的时空变化特征及与气温降水的关系。结果表明：（1）年内积雪面积呈单峰变化,9月开始积累,次年1月达峰值,3月气温回暖消融加速,至7月最小。春秋季波动较大但没有明显的增减趋势,夏季积雪面积最小,冬季最大且呈减小趋势。（2）2001-2015年积雪覆盖面积整体上呈减少趋势,积雪覆盖率最大值的波动比最小值的波动更加剧烈。（3）积雪覆盖率随着海拔升高而增大,海拔<1 500 m区域积雪覆盖率低于10%,海拔>4 500 m以上区域平均可达70%,为常年稳定积雪区。积雪覆盖率在西北坡最高,南坡最低。（4）年均气温升高是积雪覆盖面积减小的主因,年积雪覆盖面积变化与年降水量变化保持一致的下降趋势。