中国西部大陆性冰川与海洋性冰川物质平衡变化及其对气候响应——以乌源1号冰川和帕隆94号冰川为例

为认识全球变暖背景下中国西部大陆性冰川与海洋性冰川物质平衡变化及其对气候响应,本研究以天山乌鲁木齐河源1号冰川和藏东南帕隆94号冰川为例,结合大西沟与察隅站气象资料,对1980 — 2015年两条冰川的物质平衡变化特征及差异进行了分析。结果表明：36 a来乌源1号冰川与帕隆94号冰川物质平衡总体上均呈下降趋势,累积物质平衡达-17102与-8159 mm w.e.,相当于冰川厚度减薄19与9.01 m,且分别于1996、2004年左右发生突变。同期两条冰川所处区域年均温呈显著上升趋势,而降水量却表现出不同的变化态势;二者年内气温分配相仿,但降水分配差异较大。初步分析认为气温上升是导致乌源1号冰川与帕隆94号冰川物质亏损的主要原因,冰川区气温和降水变化幅度的差异和地性因子（坡度、冰川面积）的不同使得乌源1号冰川对气候变化响应的敏感性高于帕隆94号冰川,由于目前海洋性冰川物质平衡监测时段相对较短,为深入研究中国西部冰川物质平衡变化及过程仍需加强对冰川的持续观测。     

气候变化背景下冰川积雪融水对博斯腾湖水位变化的影响

依据近50年来博斯腾湖流域开都河大山口水文站径流数据和8个气象台站的气温、降水、积雪融水资料,并借助相邻流域天山1号冰川物质平衡资料,对气候变化背景下冰川和积雪融水对开都河径流量及博湖水位的贡献率进行了诊断分析。通过多元线性拟合法和偏相关分析法研究表明,1号冰川物质平衡与大山口水文站年径流量具有显著反相关关系,相关系数-0.28,但开都河年径流量变化并不能完全由冰川融水解释,降水和积雪融水的影响也非常重要,它们与大山口年径流的偏相关系数分别为0.57和0.40,超过99.9%和99%置信度水平。气温、降水、积雪融水拟合年径流与观测年径流的相关系数达0.63,超过99.9%置信度水平。各季节分析表明,春、秋季的降水和气温对径流具有显著影响,偏相关系数分别为0.52和0.37;夏季主要是冰川和积雪融水对径流的影响,其中积雪融水与径流的偏相关系数达0.51。夏季是一年中径流最大的季节,其变化主导着年径流量的变化,因此冰雪融水作为博斯腾湖的入湖水源,对博斯腾湖水位变化的影响不容忽视。     

海螺沟冰川地质特征与冰川退缩防治

在全球性气候变暖的背景下,冰川退缩已成为人类面临的重大环境问题。海螺沟冰川是我国典型的季风海洋性冰川,也是世界范围内最完整的山岳冰川,具有高度的观赏性、科研性。据观察,近百年来该冰川表现出持续退缩的状态,保护已迫在眉睫。从规模、结构及分布3个方面论述了海螺沟冰川的地质特征,并探讨了冰川的形成和物质平衡的条件。根据温度、海拔以及表面覆盖物质成份3项对冰川退缩起主要作用的因子,针对海螺沟冰川退缩的严峻现状和冰川地质遗迹开发和保护的具体情况,给出5条进一步防范冰川退缩的措施。     

中国季风温冰川区近代气候变化与冰川动态

通过对中国季风温冰川区的气候实测资料、冰芯记录、树木年轮指数和冰川进退记载等多种指标的综合分析,较详细地研究了400年以来本区气候与冰川变化。自17~19世纪小冰期的两个寒冷阶段以后,中国季风温冰川分布区气温普遍波动上升,与全球变暖的大背景一致, 大部分冰川正在后退,但降水量变化则比较复杂,达索普冰芯记录证明,本区西部的喜马拉雅山地区降水量表现为下降的趋势,与气温变化相反,而东部的横断山等地的降水则表现为上升的趋势,与气温变化同步,这主要是不同来源大气环流影响的结果。研究区主要盛行来源于印度洋的西南季风,此外,其东部还受来源于西太平洋东南季风的影响,西部受西风环流南支的影响,造成中国季风温冰川区东西部不均匀的降水分布和变化趋势。小冰期以后,我国的季风温冰川对气候变暖反应敏感,绝大部分冰川持续后退。20世纪80年代以来,后退速度加剧, 但后退幅度和规模因地而异。     

乌鲁木齐河源1号冰川2009年出现物质正平衡

自1997年以来,乌鲁木齐河源1号冰川消融极为强烈,物质平衡呈大幅度亏损,连续12 a都处于强负平衡状态,平均物质平衡达-708 mm,且在2008年物质平衡达到历史最低值-999 mm,然而2009年出现了物质正平衡,物质平衡63 mm,年际变化量达1 062 mm。以2008-2009年物质平衡实测资料为基础,根据该地区的气温和降水资料分析,结果表明,造成这种现象的主要原因是夏季气温（5～8月）的降低,较2008年低1.8℃,致使冰川消融期的开始时间推迟至了7月份,结束时间提前到8月份,大大削弱了冰川的消融强度,其次是2005年以来逐渐增多的连续性降水,增加了冰川的积累量。     

基于多源遥感数据的玛纳斯河流域冰川物质平衡变化

冰川物质平衡变化是连接气候和水资源的重要纽带,对河川径流有重要的调节功能。本文采用MOD11C3和TRMM 3B43等多源遥感数据驱动度日模型,模拟了2000—2016年玛纳斯河（简称玛河）流域冰川物质平衡过程,并分析了冰川融水对径流的补给规律。结果表明： ① 通过构建气温及降水反演模型能有效校正气象遥感原数据的精度,且经降尺度后能较精细刻画冰川区气候变化特征。冰川区年均气温和降水量分别为-7.57 ℃和410.71 mm,海拔4200 m处为气候变化剧烈地带,气温直减率以其为界上下分别为-0.03 ℃/100 m和-0.57 ℃/100 m,降水梯度分别为-2.66 mm/100 m和4.8 mm/100 m,海拔大于4700 m后降水又以5.17 mm/100 m递增。② 研究期内流域冰川持续呈负平衡状态,累积物质平衡达-9811.19 mm w.e.,年均物质平衡介于-464.85~-632.19 mm w.e.之间。垂向物质平衡在消融区和积累区分别以244.83 mm w.e./100 m、18.77 mm w.e./100 m递增。2000—2002年、2008—2010年冰川消融减缓,2002—2008年、2010—2016年消融加剧,其中2005—2009年期间冰川亏损最为强烈。③ 年内河川径流对冰川物质平衡变化响应强烈,尤以7月、8月物质平衡亏损最为严重占全年总量的75.4%,使得同期河川径流量占全年径流总量的55.1%。年际冰川融水补给率波动于19%~31%之间,可能是不同年份降水和积雪融水补给率差异较大所致。玛河与天山北坡其他河流冰川融水贡献率非常接近,也进一步证实了本研究物质平衡估算结果的可靠性。本研究可为其他流域冰川物质平衡研究提供借鉴和参考。     

近期中国天山冰川状况和气候变化

据中国冰川目录和天山南北树木年轮年表恢复近500年的气候要素我国天山现代冰川8900条,面积9192.43km~2,冰储量1010.5km~3,主要分布在天山西部5000m以上的高山地带。近30年的天山冰川考察及29年乌鲁木齐河源1号冰川物质平衡:观测资料分析表明,中国天山现代冰川普遍处于退缩阶段。预计2000年气候将出现降水偏多的趋势。     

2006年黑河水系典型流域冰川融水径流与出山径流的关系

利用2006年夏季祁连山七一冰川野外观测资料,计算了2006年七一冰川的冰川融水径流模数,为119.85 L·s-1·km-2,是20世纪70年代七一冰川径流模数的2.23倍;依据径流模数估算出2006年冰川融水径流在黑河4条支流出山径流量中的比重为9.6%,大于1991年8.2%的统计值。黑河流域东部河流出山口径流量中冰川融水所占比重变化不大,西部河流冰川融水补给比重显著增大,强烈反映了在全球气候变暖背景下,祁连山冰川对气候变化过程的响应。     

我国典型季风海洋性冰川区雪坑中主要阴、阳离子的来源

运用海盐示踪法、相关分析、趋势分析等方法,对我国两处典型季风海洋性冰川(海 螺沟1 号冰川和白水1 号冰川) 积累区雪坑主要化学离子来源进行了综合分析,结果表明： 两冰川区除Na⁺ 是海洋源外,其他离子主要是非海洋源;Cl^-、NO₃ ^-、SO₄ ^2- 、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺ 非 海洋源所占的比重,在海螺沟1 号冰川依次为52%、99%、100%、98%、99.9%、83%,白水 1 号冰川依次为68%、99%、100%、98%、99%、59%;分析认为,海螺沟1 号冰川离子的非 海洋源主要是大气环流远源物质和高原面物质输入,而白水1 号冰川除上述来源外,冰川区 近源物质输入对离子浓度贡献很大。两冰川区各离子具体来源存在较大的差异性并且阴、阳 离子来源的共源性较低,其主要原因是：(1) 冰川区内局地环境的差异,比如岩性、山谷风系 统、地形地貌等;(2) 两冰川区离子淋溶作用强度的差异,分析认为,海螺沟1 号冰川离子淋 溶作用较强;(3) 不同离子的来源方式、沉降方式、自身化学特征以及沉积后过程不同所致。     

近50 年气候变化背景下中国冰川面积状况分析

根据近年来中国典型区域冰川面积变化遥感监测数据,结合139 个地面站的气温、降水量与28 个探空站的0 ℃层高度气象资料,分析了近50 年气候变化背景下中国冰川面积状况。结果表明,研究区冰川面积从20 世纪60-70 年代的23982 km²减小到21 世纪初的21893 km²,根据冰川分布进行加权计算后冰川面积退缩了10.1%,对时间插补后得到1960 年以来的冰川面积年均变化率为0.3 % a^-1。就冰川面积变化的空间分布特征而言,天山的伊犁河流域、准噶尔内流水系、阿尔泰山的鄂毕河流域、祁连山的河西内流水系等都是冰川退缩程度较高的区域。近50 年中国冰川区夏季地面气温与大气0 ℃层高度均呈上升趋势,而降水量的增幅却相对轻微,增长的降水量不足以抵消升温对冰川的影响,气候变暖是影响冰川面积变化的主要因素。     

典型季风海洋型冰川流域水循环过程变化对气候变暖的响应(英文)

Studying the response to warming of hydrological systems in China’s temperate glacier region is essential in order to provide information required for sustainable development.The results indicated the warming climate has had an impact on the hydrological cycle.As the glacier area subject to melting has increased and the ablation season has become longer,the contribution of meltwater to annual river discharge has increased.The earlier onset of ablation at higher elevation glaciers has resulted in the period of minimum discharge occurring earlier in the year.Seasonal runoff variations are dominated by snow and glacier melt,and an increase of meltwater has resulted in changes of the annual water cycle in the Lijiang Basin and Hailuogou Basin.The increase amplitude of runoff in the downstream region of the glacial area is much stronger than that of precipitation,resulting from the prominent increase of meltwater from glacier region in two basins.Continued observations in the glacierized basins should be undertaken in order to monitor changes,to reveal the relationships between climate,glaciers,hydrology and water supplies,and to assist in maintaining sustainable regional development.     

塔里木河流域冰川变化及其对水资源影响

在近一个世纪以来全球变暖趋势显著的背景下,1980年代中后期以来新疆等地区的降水、出山径流出现持续增加现象,冰川也呈加速萎缩状态。作者从区域冰川研究入手,研究在这种气候暖湿转变背景下,塔里木河流域冰川变化的响应及其影响。通过应用大比例尺地形图、高分辨率卫星遥感影像及航空摄影照片获得了塔里木河流域3000多条冰川1960年代初以来的变化,表明该流域近30多年来冰川呈总体萎缩状态,冰川退缩已给塔里木河流域水资源变化带来了明显的影响。     

近期哈尔里克山脉冰川变化遥感监测

哈尔里克山脉冰川的快速退缩已经影响到吐鲁番坎儿井的水量,先前关于该区冰川研究不够细致,且最新资料报道较为短缺。以哈尔里克山脉冰川为研究对象,基于Landsat TM/ETM+和OLI影像（1992、2002、2010、2016年）,通过比值阈值法、目视解译结合GIS技术,提取了该地区四期冰川边界,同时对研究区周边气温、降水以及日照时数进行线性趋势分析,研究其与冰川的响应关系。结果表明：（1）1992-2016年,哈尔里克山脉冰川总体呈现出持续退缩趋势,面积退缩了13.18%,年均退缩率为0.56%,近年来退缩速率有所减缓。（2）近似估算的冰储量在过去25 a间减少了18.33%,冰川物质亏损将对该区短缺的水资源提供了危险的信号。（3）冰川退缩率与冰川规模呈指数函数变化趋势;低海拔区冰川存在明显的末端升高趋势;N和NW向的冰川占明显优势,但N向退缩率最慢。（4）分形理论分析表明该地区冰川未来退缩将趋于一种稳定状态。该区气温和日照时数的显著上升导致其冰川退缩,同时冰川规模、海拔和坡向分布也是冰川变化的重要因素;对比发现该区冰川退缩速率较天山其他区域慢。     

60-year changes and mechanisms of Urumqi Glacier No. 1 in the eastern Tianshan of China,Central Asia

Worldwide examination of glacier change is based on detailed observations from only a small number of glaciers. The ground-based detailed individual glacier monitoring is of strong need and extremely important in both regional and global scales. A long-term integrated multi-level monitoring has been carried out on Urumqi Glacier No. 1 (UG1) at the headwaters of the Urumqi River in the eastern Tianshan Mountains of Central Asia since 1959 by the Tianshan Glaciological Station, Chinese Acamedey of Sciences (CAS), and the glaciological datasets promise to be the best in China. The boundaries of all glacier zones moved up, resulting in a shrunk accumulation area. The stratigraphy features of the snowpack on the glacier were found to be significantly altered by climate warming. Mass balances of UG1 show accelerated mass loss since 1960, which were attributed to three mechanisms. The glacier has been contracting at an accelerated rate since 1962, resulting in a total reduction of 0.37 km² or 19.3% from 1962 to 2018. Glacier runoff measured at the UG1 hydrometeorological station demonstrates a significant increase from 1959 to 2018 with a large interannual fluctuation, which is inversely correlated with the glacier's mass balance. This study analyzes on the changes in glacier zones, mass balance, area and length, and streamflow in the nival glacial catchment over the past 60 years. It provides critical insight into the processes and mechanisms of glacier recession in response to climate change. The results are not only representative of those glaciers in the Tianshan mountains, but also for the continental-type throughout the world. The direct observation data form an essential basis for evaluating mountain glacier changes and the impact of glacier shrinkage on water resources in the interior drainage rivers within the vast arid and semi-arid land in northwestern China as well as Central Asia.     

1900-2007年横断山区部分海洋型冰川变化

横断山区7条海洋型冰川近百年进退速度变化呈现出以退缩为总趋势的阶段性变化,具体表现为20世纪初至1930s的冰川稳定,1930s-1960s的冰川后退,1970s-1980s的冰川稳定或减速后退,20世纪80年代中期以来的冰川后退,这与我国、北半球及横断山区同期的气候变化呈明显对应,展现出冷干阶段冰川稳定或前进、暖湿阶段后退的态势,但各冰川的变化幅度因纬度位置、坡向、冰川规模、局地环境等而存在明显差异.1982/83年大、小贡巴冰川、海螺沟冰川冰舌段的消融水当量分别为2710mm、3139 mm和5281 mm,1990/91-97/98期间海螺沟冰川冰舌段的年均消融水当量为6157 mm,比1982/83年增加了876 mm.2002年夏季白水1号冰川的积雪消融量由于表碛覆盖较少表现出明显的随海拔升高而降低的特征,平均消融水当量为1086.25 mm,2008.9-19.10.13期间白水1号冰川物质平衡花竿的观测表明,花竿布设区域10月6号左右转入物质积累期.期间日均积累深为1cm,折合水当量5mm.     

近50a来天山博格达峰地区四工河4号冰川表面高程变化特征

基于GIS技术,利用GPS测量数据和1962年地形图分别建立两期DEM,通过对比重点研究了四工河4号冰川1962-2009年冰舌区的表面高程变化特征。结果表明:1962-2009年间,冰舌区平均减薄15±10 m,年均减薄约0.32±0.2 m,冰储量亏损达(14.3±9.5)×10-3km3,折合水当量(12.9±8.6)×10-3km3。不同海拔、坡度区间冰面高程变化差异显著,海拔较低、坡度较缓区域的变化最为强烈。在气候变暖的趋势下,四工河4号冰川发生强烈消融,标志着博格达峰地区的冰川正处于物质严重亏损的状态,直接影响到流域水资源状况。     

西北干旱区气候变化对水文水资源影响研究进展

西北干旱区是对全球变化响应最敏感地区之一,研究分析全球变暖背景下的西北干旱区水资源问题,对应对和适应未来气候变化带来的影响具有重要意义。本文通过对西北干旱区气候变暖影响下的水资源形成、转化与水循环等关键问题最新研究成果的总结分析,得出如下结论：(1) 西北干旱区温度、降水在过去的50年出现过“突变型”升高,但进入21世纪,温度和降水均处于高位震荡,升高趋势减弱;(2) 西北干旱区冬季温度的大幅升高是拉动年均温度抬升的重要原因,而西伯利亚高压活动和二氧化碳排放是引起冬季升温的重要影响因素;(3) 西北干旱区蒸发潜力在1993年出现了一个明显的转折变化,由显著下降逆转为显著上升的趋势。气候变暖、蒸发水平增大对西北干旱区生态效应的负作用已经凸显;(4) 西北干旱区冰川变化对水资源量及年内分配产生了重要影响,部分河流已经出现冰川消融拐点。在塔里木河流域,冰川融水份额较大 (50%),可能在未来一段时期,河川径流还将处在高位状态波动。全球气候变暖在加大极端气候水文事件发生频率和强度的同时,加剧了西北干旱区内陆河流域的水文波动和水资源的不确定性。     

Adaptation models of mountain glacier tourism to climate change: a case study of Mt. Yulong Snow scenic area

Mountain glaciers have an obvious location advantage and tourist market condition over polar and high latitude glaciers. Due to the enormous economic benefit and heritage value, some mountain glaciers will always receive higher attention from commercial media, government departments and mountain tourists in China and abroad. At present, more than 100 glaciers have been developed successfully as famous tourist destinations all over the world. However, global climate change seriously affects mountain glaciers and its surrounding environment. According to the current accelerated retreat trend, natural and cultural landscapes of some glaciers will be weakened, even disappear in the future. Climate change will also inevitably affect mountain ecosystems, and tourism routes under ice and glacier experience activities in these ecosystems. Simultaneously, the disappearance of mountain glaciers will also lead to a clear reduction of tourism and local economic benefits. Based on these reasons, this paper took Mt. Yulong Snow scenic area as an example and analyzed the retreat trend of a typical glacier. We then put forward some scientific and rational response mechanisms and adaptation models based on climate change in order to help future sustainable development of mountain glacier tourism.     

气候变化对中亚天山山区水资源影响研究

本文结合资料分析和文献阅读,对全球气候变化背景下的中亚天山山区水文、水资源变化进行了讨论分析。在全球升温滞缓背景下,中亚天山山区在过去的10余年,气温却一直处于高位态波动状态;气候变暖及持续高位态波动加剧了山区冰川和积雪等固态水体的消融,导致山区降雪率降低,天山山区降雪率从1960-1998年的11%~24%降低到2000年以来的9%~21%,有97.52%的冰川表现为退缩状态,水储量呈明显减少趋势,减小幅度约为-3.72 mm/a;气候变暖直接影响区域水循环和水系统的稳定性,引起径流补给方式和水资源数量的改变,加大了水资源时空分布的不确定性。天山山区在短时期内因冰雪融水增多,会出现径流量增加现象。但在未来气候持续变暖、降水条件维持不变的条件下,河川径流量将会出现减少趋势。     

1990-2011年西昆仑峰区冰川变化的遥感监测

本文应用Landsat 5、7 TM、ETM+影像分析1990-2011年昆仑山西段昆仑峰区冰川变化特征,结果表明:1990-2011年冰川面积减少16.83 km²,退缩率仅为0.65%,冰川退缩趋势不明显。单条冰川变化有进有退,中峰冰川末端在2002-2004年以661 m/a的速率前进,初步判定为跃动冰川。1991-1998年,崇测冰川面积增加9.47 km²,冰川末端以200 m/a的速率前进,不排除有跃动冰川的可能性。尽管近年来全球气温普遍上升,大量冰川处于退缩状态,但统计已有研究结果发现近50年来青藏高原存在冰川长度、面积增加,冰川物质平衡为正的现象,表现出冰川对气候变化复杂的反馈机制。通过分析气象站点和冰芯资料,研究区周边地区气温上升、降水量缓慢增加可能是冰川微弱退缩的原因之一;增强的西风环流带来更多的降水、研究区以极大陆型大规模冰川为主,也可能是冰川退缩幅度较小的原因。