北极Svalbard地区Austre Lovénbreen和Pedersenbreen冰川表面物质平衡和运动特征分析

对位于北极Svalbard群岛新奥尔松﹙Ny-(A)lesund﹚的Austre Lovénbreen和Pedersenbreen冰川首个物质平衡年(2005/06年度)的冰川表面物质平衡及其运动特征进行研究,并阐述了Austre Lovénbreen冰川末端位置的变化状况.结果表明: (1) Austre Lovénbreen和Pedersenbreen冰川净物质平衡分别为-0.44和-0.20 m w.e.,年消融量分别为0.99和0.94 m w.e.,对应冰川零平衡线高度分别为478.10和494.87 m.(2) 两条冰川符合Svalbard地区跃动冰川运动的特征模式.运动速度矢量的水平分量表现为:向主流线辐合或平行于主流线.下游运动速度较慢,而在中上游运动相对较快.Austre Lovénbreen冰川表面各观测点的运动速度平均值为2.28 m·a-1,运动速度最大值和最小值分别为3.91和0.81 m·a-1;Pedersenbreen冰川表面观测点运动速度平均值为6.74 m·a-1,运动速度最大值和最小值分别为8.13和5.49 m·a-1.运动速度矢量的垂直分量表现为:消融区冰川消融量随海拔升高而减弱,Austre Lovénbreen冰川至E断面表现出微弱的积累,海拔高度略有升高.实际垂直运动量总体符合冰川运动的一般形式,即积累区向下运动,消融区向上运动.(3) Austre Lovénbreen冰川末端2005/06年度处于退缩状态,平均退缩量达21.83 m·a-1,各观测点中最大、最小退缩量分别为77.30和2.76 m·a-1,差异显著.     

北极Svalbard地区Austre Lovénbreen和Pedersenbreen冰川表面物质平衡和运动特征分析

对位于北极Svalbard群岛新奥尔松(Ny-lesund)的Austre Lovénbreen和Pedersenbreen冰川首个物质平衡年(2005/06年度)的冰川表面物质平衡及其运动特征进行研究,并阐述了Austre Lovénbreen冰川末端位置的变化状况。结果表明:(1)Austre Lovénbreen和Pedersenbreen冰川净物质平衡分别为-0.44和-0.20m w.e.,年消融量分别为0.99和0.94m w.e.,对应冰川零平衡线高度分别为478.10和494.87m。(2)两条冰川符合Svalbard地区跃动冰川运动的特征模式。运动速度矢量的水平分量表现为:向主流线辐合或平行于主流线。下游运动速度较慢,而在中上游运动相对较快。Austre Lovénbreen冰川表面各观测点的运动速度平均值为2.28m·a-1,运动速度最大值和最小值分别为3.91和0.81m·a-1;Pedersenbreen冰川表面观测点运动速度平均值为6.74m·a-1,运动速度最大值和最小值分别为8.13和5.49m·a-1。运动速度矢量的垂直分量表现为:消融区冰川消融量随海拔升高而减弱,Austr...     

北极Austre Lovénbreen和Pedersenbreen冰川前沿 表层土壤中金属元素分布特征和来源研究

北极斯瓦尔巴德(Svalbard)群岛是研究人类活动对全球生态环境影响的重要地区之一,而了解该地生态环境的现状对揭示人类活动影响下全球生态环境的变化具有重要的科学意义。为此,本研究采集了位于Svalbard群岛新奥尔松(Ny-?lesund)的Austre Lovénbreen和Pedersenbreen冰川前沿的表层土壤,对元素Ni、Pb、V、Cu、Zn、Mn、Al和Fe的含量和分布特征进行了研究,并对这些金属元素的来源进行了初步探讨。结果表明, Austre Lovénbreen冰川表层土壤中金属元素平均含量表现为CuPbNiVZnMnAlFe,Pedersenbreen冰川表层土壤中金属元素的平均含量表现为NiPbVCuZnMnAlFe。Austre Lovénbreen和Pedersenbreen冰川前沿表层土壤中金属元素的变异系数值分别位于0.13—0.45和0.12—0.98。Austre Lovénbreen冰川前沿表层土壤中Ni、Pb、V、Mn、Al和Fe等元素的平均含量与Pedersenbreen冰川相近,但Pedersenbreen冰川前沿的表层土壤中Cu和Zn的平均含量要远远高于Austre Lovénbreen冰川。Pedersenbreen冰川前沿表层土壤中Pb的高富集因子点靠近人类活动区域。经主成分分析, Austre Lovénbreen冰川和Pedersenbreen冰川前沿表层土壤中Ni、V、Al和Fe源于母岩风化, Mn除来源于母岩风化外还可能受到了人类活动的影响。Austre Lovénbreen冰川前沿表层土壤中Pb源于母岩风化,但Pedersenbreen冰川前沿表层土壤中Pb除母岩风化源外还可能受到人为活动的影响。Austre Lovénbreen冰川前沿表层土壤中Cu和Zn源于母岩风化,而Pedersenbreen冰川前沿表层土壤中Cu和Zn可能来源于土壤风化和母岩输送过程中的元素分馏。     

基于GIS栅格操作方法模拟山地冰川长期变化

地理信息系统(Geographical Information System, GIS)具有强大的空间分析功能。GIS方法建立的模型,可以模拟北极多温冰川Austre Lovénbreen的长时间序列变化。研究发现, GIS方法可以快速有效地获取冰川的冰厚、主流线长度、冰川表面积和冰川体积,其中冰川体积的变化符合高次常函数变化规律;通过对比GIS方法与Elmer/Ice动力学方法模拟的结果, GIS方法对冰川体积的模拟,在十年至几十年的尺度上可行。GIS方法模拟冰川变化,可以快速定量分析冰川未来一定年限内的厚度、面积、体积、主流线长度等几何参数,简化了冰川变化分析研究的过程。     

斯瓦尔巴群岛冰川学研究进展与我国北极冰川监测系统建设

北极斯瓦尔巴群岛冰川大多数属于亚极地型(sub-polar)或多热型(polythermal)。Austre Br(?)ggerbreen和Midre Lovénbreen冰川(＜10km~2)长时间系列物质平衡研究显示,自小冰期结束以来几乎所有的观测年中夏季消融比冬季积累更大,导致冰体稳定地减小；而面积更大、海拔高度更高的冰川如Kongsvegen冰川(105km~2)则更加接近稳定态的平衡。斯瓦尔巴群岛冰川流动速率一般较低,但跃动相当频繁,控制跃动型冰川空间分布的因素包括冰川长度、基底岩性和多热场。可通过冰川水文特征、钻孔温度测量和无线电回波探测获取斯瓦尔巴群岛冰川热场的信息。斯瓦尔巴群岛冰川的低流速和多热性结构对冰川上的排水系统相当重要,整个群岛淡水径流的四个主要来源分别是冰川消融、雪融化、夏季降雨和冰崩解,经验回归方法和模式方法用于计算淡水径流量。因夏季融水渗浸作用、采样分辨率低和化学成分分析有限,早期斯瓦尔巴群岛冰芯的准确定年受到严重影响,但最近的研究显示,来自斯瓦尔巴群岛冰帽的冰芯数据仍然能够提供重要的气候和环境信息。通过我国北极黄河站2005年度科学考察,我们已初步建立了Austre Lovénbreen冰川和Pedersenbreen冰川监测系统,并计划在Austre Lovénbreen冰川进行钻孔温度测量、冰川气象要素观测、冰川前缘水文观测以及冰川厚度和内部结构测量,重点开展斯瓦尔巴群岛冰川基本特征和发育条件、冰川表面能量和物质平衡、冰川波动与气候变化关系、淡水径流年际和季节性变化和气/雪/冰界面过程等方面的研究。     

基于RTK-GPS的北极Austre Lovénbreen 冰川表面高程变化研究

基于多期RTK-GPS(Real Time Kinematic-Global Position System)高精度测量数据,通过冰面高程变化开展北极Austre Lovénbreen冰川物质变化研究。首先基于冰面GPS测点开展多种空间插值方法的比对,兼顾冰面DEM(DigitalElevationModel)的平滑特性以及插值结果的准确性,优选自然邻域法作为冰面地形的插值算法;继而利用2013—2015年3期RTK-GPS数据,通过冰面地形内插和测线交叉点比对两种方式开展了AustreLovénbreen冰川表面高程变化的分析,结果表明交叉点方法的精度更高,而地形内插法在测线之间的空白区域存在较大误差。最后通过冰雪密度估计将高程变化转化为水当量,计算相应时段的冰川物质平衡:积累区密度取500 kg·m-3,消融区密度取900 kg·m-3,得到2013—2014年和2014—2015年的物质平衡分别为–0.277m w.e.和0.065m w.e.。该物质平衡结果相较于传统的冰面物质平衡而言存在一定的差异,主要源于测量时段的不一致,以及可能存在的冰川内部物质变化。此外,将RTK-GPS交叉点高程的年际变化与所在高程进行联合分析,发现冰川物质变化与冰川高程分布既有较强的相关性,部分区域也存在一些差异。总体而言,冰川物质年变化的海拔梯度为2.67‰,在海拔越低的区域冰川消融得越快,随海拔上升消融减慢,在高海拔或冰川边缘区域还存在少量物质积累。     

基于GPS的北极冰川表面地形测量与制图

自2005年以来,我国科考队员利用双频GPS在北极黄河站附近的Austre Lovénbreen 和 Pedersenbreen两条冰川上每年一次开展高精度的冰川运动观测,获取了冰川表面监测标杆的精确位置和运动速度。2009年4月,我国考察队员在这两条冰川上开展了密集的GPS点位数据采集,藉此开展北极两条冰川的冰面地形测量。在分析单频GPS动态单点定位数据用于冰面地形测量的可行性基础上,经过平差计算获得了两条冰川的冰面地形数据,进而生成冰面DEM和等高线,制作冰面地形图。经与高精度控制点比较,冰面DEM高程的误差为0.78m,在冰川季节性高程波动和年消融的变化范围之内。由于SMART-V1型GPS设备是当前冰川研究工作中应用较多的pulseEKKO型探地雷达配套的一个重要部件,本文的结论对于同类仪器开展冰川测量工作具有参考价值,对基于高密度的GPS动态单点定位测量方法用于冰面地形测量的数据处理具有指导意义。     

北极新奥尔松Austre Lovénbreen冰川退缩迹地不同演替阶段的植物组成与植被群落特征分析

为开展新奥尔松地区苔原植物生长和植被演替对冰川退缩响应的研究,在Austre Lovénbreen冰川(简称A冰川)前沿不同年代冰缘线附近布设了植被样方,调查了样方内植物组成与群落结构。结果表明:(1)A冰川1990年冰缘线代表植被演替的初始阶段,样方内仅出现先锋植物挪威虎耳草(Saxifraga oppositifolia);(2)1936年冰缘线代表冰川退缩长达75年后植被发育的情况,样方内植物种类和个体数明显增多,植被群落以木本植物极柳(Salix polaris)和草本植物黄葶苈(Draba bellii)为主,地衣以寒生肉疣衣(Ochrolechia frigida)和鸡皮衣(Pertusaria sp.)等壳状地衣为主;(3)随着冰川迹地形成时间更长,植被趋向成熟阶段发展,样方内极柳占绝对优势,地衣的物种多样性和盖度显著增加,出现雪黄岛衣(Flavocetraria nivalis)和刺岛衣(Cetraria aculeata)等叶状地衣。初步结果表明冰川退缩迹地上的物种更替明显,群落结构发生着显著变化。     

东帕米尔高原冰川运动特征分析

冰川运动控制着冰量输送变化,为冰川变化和冰川灾害研究提供重要信息。为了探讨东帕米尔高原冰川运动特征及其影响因素,基于ITS_LIVE和GoLIVE分析了不同规模、不同地形条件、表碛/非表碛区域的冰川运动速度状况。研究结果表明:(1)东帕米尔高原冰川平均运动速度为5.31 m·a^-1,冰川运动速度与冰川规模相关,表现为大冰川比小冰川运动快;(2)冰川运动速度与平均坡度相关,表现为随平均坡度增加先增后减,坡度过大不利于冰川积累,表现为厚度(规模)小,则速度慢。(3)西南(8.69 m·a^-1)、东南(11.67 m·a^-1)坡向的冰川运动速度大于其它坡向的冰川运动速度,与各个坡向的冰川规模相关。(4)表碛覆盖型冰川的运动速度小于非表碛覆盖型冰川,表碛对冰川运动速度起到抑制作用。(5)1989-2018年东帕米尔高原冰川运动速度表现稳定,与冰川年际变化稳定相对应。消融期冰川运动速度小于其它季节,与年内冰川厚度变化相关。     

喀喇昆仑山乔戈里峰北坡主要冰川运动特征

利用ITS_LIVE数据、Landsat数据提取了喀喇昆仑山北坡42条冰川的表面流速。将末端运动与表面运动特征结合起来,分析对比了不同运动类型冰川表面流速的时空变化。结果表明:(1)1989—2018年,研究区42条冰川中,存在稳定冰川16条、前进冰川6条、退缩冰川1条、跃动冰川19条。空间上,流速分布符合冰川运动一般原理,可在积累区和冰舌上部发现明显的高值区域,这些区域多出现在跃动冰川主干或支部,流速大小一般在100.00 m·a~(-1)之上,如在音苏盖提冰川南分支,其最大流速可达到358.33 m·a~(-1)。(2)冰川流速分布与地形要素的关系密切。流速在海拔4600～5000 m之间达到最大(54.55 m·a~(-1)),是冰川末端流速的10倍以上;分布在坡度0～5°之间的42条冰川平均流速最大,并且随着坡度的增大,流速逐渐减小;处于东向的冰川流速最大,处于西南向的流速最小。(3)稳定冰川流速年际变化较稳定,不同年份相同位置的流速值较一致;而对于前进冰川和退缩冰川而言,年际流速波动均较大;跃动冰川不同位置年际流速变化不同。末端发生前进的跃动冰川表面流速变化不大,但末端变化速度却可超过100.00 m·a~(-1),甚至可达到500.00 m·a~(-1)。(4)长度更长、面积更大的冰川易发生跃动。气候、雪崩和地形也是影响冰川运动速度变化的主要原因。     

Glacier balance trends in the Kongsfjorden area, western Spitsbergen, Svalbard, in relation to the climate

For the last thirty years, the mean net balance of two glaciers, Austre Brøggerbreen and Midre Lovénbreen, has been -0.43 and -0.34 m of water equivalent (w.e.). respectively. The mean net balance of Kongsvegen, a tidewater glacier that has been measured since 1987, is 0.11 m w.e. The negative balances of the two first glaciers are driven by the increase in atmospheric temperature which occurred at the end of the Little Ice Age at the beginning of the century. The positive balance of Kongsvegen is due to its higher elevation and larger accumulation area. There is no significant trend in the net balances and no increase of the melting has been detected during the last thirty years.
A correlation coefficient of R = 0.83 has been obtained between the net balance of Lovénbreen and the winter precipitation, together with the summer temperature recorded at the neighbouring station of Ny-Ålesund since 1969. With 14 years of data, the correlation coefficient between the net balance and climatic parameters does not increase consistently by introducing any radiation component, but the coefficient correlation between the summer balance of Austre Brøggerbreen and summer temperature increases from 0.68 to 0.77 when introducing global and long-wave radiation for July and August. Weather conditions and the frequency of their changes influence the balance between global and long-wave radiation and changes in albedo values.     

Photogrammetric Analysis of Front Range Rock Glacier Flow Rates

Flow rates for rock glaciers in the European Alps have been monitored using photogrammetric techniques; however, a program has not been initiated for similar Front Range, USA, rock glaciers. Horizontal rock glacier displacements were measured by tracking large surficial rocks on temporal orthophotos from 1978, 1990, and 1999. Vertical change was measured by creating digital elevation models (DEMs) from digital stereopairs, then subtracting elevations to detect change. Long‐term horizontal velocities ranged from 14 to 20 cm/yr on average, although uncertainty ranged from 4 to 5 cm/yr. On average, vertical elevation changes were negligible with most rock glaciers exhibiting a slight growth or thinning (1–2 cm/yr). Over shorter time scales (c. 10‐year periods), horizontal velocities have only increased by about 2 cm/yr. Because horizontal and vertical change is minimal, Front Range rock glaciers appear to be adjusted with current climate, unlike some rock glaciers in the European Alps that have shown increasing subsidence rates or significant increasing or decreasing horizontal velocities.     

Glacier mass balance investigations in the balance year 1986-87

Storbreen in southern Norway has been measured continuously since 1949. The mean specific net balance -0.29 m water equivalents. In 1987, however, the net balance was 0.32 m, which is the highest surplus in twenty years. The results of the whole period are given in Table 1
In Svalbard the summer of 1987 was unusually cold, which resulted in the first year with positive net balance on Brøggerbreen and Lovénbreen since the measurements started in 1968, The net balance was 0.22 m and 0.24 m, respectively, while the average is -0.43 m and -0.34 m.
Measurements at Kongsvegen in the inner part of Kongsfjorden started in 1987. The work was concentrated along the central flow line. The result was a positive net balance of 0.50 m.     

天山冰川资源及其分布规律

本文从天山冰川数量，冰储量、类型以及分布特征等方面系统地分析了天山冰川的资源及其分布规律，为经济建设提供可靠的山地水资源论据。     

青藏高原可可西里地区现代冰川发育特征

经野外考察和室内分析计算，青藏可可西里地区发育现代冰川４３７条，覆盖面积达１５５２．３９ｋｍ＾２，冰储量为１６２．８３４９ｋｍ＾３，成为本区众多河湖泊水体的重要补给源泉。