乌鲁木齐河山区流域径流形成的实验研究

乌鲁木齐河山区流域较之山前平原区有着充沛的降水，是径流形成的基础。降水量随海拔增加而增加，高山带降水以固态为主，使冰川成为山区流域重要的水储存形式。降水观测误差对流域降水量和蒸发量的估算有较大影响。冰雪消融可以依据常规气象要素的参数化热通量表达式来计算。在高山草甸蒸发量的观测、计算中，蒸渗器称重法与波恩比率法较之通量－梯度法有较高的观测精度。山区流域径流系数随流域平均海拔增加而增加，高山冰川作用区在径流形成和调节中起着重要作用。     

气候变化对乌鲁木齐河流域水资源的影响

分析了乌鲁木齐河流域近40 a来的气候变化及其气候要素与冰川融水、降水径流的关系.结果表明:高山冰川区融水径流的变化主要受气温变化影响,冰川区夏季6~8月累积气温每增加0.5℃,流域37.95 km2冰川产生的融水量将增加3.3514×106m3;近期气温再升高0.5℃,冰川融水年平均径流量将达到35×106m3.降水对中高山径流的影响较大,每增加20 mm降水量,降雨径流量增加8.9×106m3,40 a来其变化呈略增加趋势,年平均增加量为0.4095×106m3,与冰川融水增加量相当;降水与冰川融水径流量增加百分率相比,增加幅度较小.最后提出了减少污染,增加植被覆盖面积等应对气候变化对水资源影响的措施.     

中亚天山是全球气候变化和水循环变化的热点地区

新疆水资源有80%以上形成于盆地周围的中高山区,其中高山地区的冰川和积雪融水是内陆河流的主要补给源,随着全球变化引起的高山寒区升温和降水变化在此反映敏感,已经显示出自20世纪80年代中期以来的异常变化.一方面,气温持续升高可以加速冰川消融,导致冰川面积缩小,冰厚减薄,运动速度加快等;另一方面,降水量的增大又将增大冰川物质积累,加快冰川运动,促使冰川前进.     

气候变化对天山北坡奎屯河高山区地表径流的影响

采用奎屯河流域的乌苏、沙湾气象站1960—2009年50 a来的气温、降水量资料和奎屯河将军庙水文站的降水量、径流量资料,分析了气温、降水、冰川等变化对奎屯河出山口地表径流的影响.结果表明:将军庙水文站年降水变化与径流量呈显著正相关;尽管气温呈上升趋势,但年径流与平原地区和出山口的气温相关不很密切,气温可通过影响蒸发增加山区消耗水量,减少径流.然而,气温变暖会加剧冰雪消融,使冰川退缩变薄,特别是消耗冰川积累量来增加河川径流.在奎屯河出山口地表年径流量中,与20世纪80年代相比,冰川径流增加了5.7%,多年平均情况下消耗冰川积累的融水径流约占冰川径流的30%.同时,随气候变化的极值化,要注意高山地区降水减少和汛期气温降低引起河川径流减少,降水、气温高值引起的年径流增大与洪水危害,以及引起河川径流的年际变幅增大,并对水利工程造成的影响.有关气候变化对河川径流定量预测有待今后进一步探讨.     

夏季念青唐古拉峰地区云结构分析

利用2006—2010年夏季6~8月CloudSat资料对念青唐古拉峰地区云水分布和云类型特征进行分析,从而为研究高原天气过程与其水循环过程的相互作用提供理论依据。结果表明,云水含量垂直分布结构与云类型有关,而冰川区和非冰川区云类型差异主要为降水云类型不同,其中有冰川覆盖的高山上空降水云以深厚对流云为主,无冰川覆盖的高山降水云类型以雨层云为主。念青唐古拉峰南坡冰川区云水平均含量为0.14 g/m3,非冰川区云水平均含量为0.18 g/m3,一定程度说明来自孟加拉湾的水汽在经过冰川附近时,多会产生降水,反映了冰川对水汽传输的阻碍作用。     

塔里木盆地对南天山冰川发育影响的初步讨论

中国南天山的高山冰川,与以干热著称的塔里木盆地紧邻共存,形成自然景观的鲜明对比,引起人们的深思——它们之间有没有内在联系? 有一种看法认为,由于塔里木盆地的主体是塔克拉玛干大沙漠,气候干热,又是青藏高原北缘的下沉气流区,北来气团的背风坡,降水少,因此不利于冰川发育。 如果上述看法成立,则南天山的冰川规模一定很小。事实正相反,例如,我们选用     

祁连山区能量场特征与降水分布的关系分析

采用祁连山地形云野外观测的资料,分西南气流移动、西南气流阻塞、西北和平直西风气流型,用三维插值方法分型计算湿静力总温度Tσ场和总降水场,分析了不同的大尺度流型下冷龙岭西段降水分布与能量场特征的关系.对比山脉南北坡与山外同高度Tσ的日变化,发现山坡Tσ全天高于山外,山脉呈高能岛其外围有能量锋,不同流型下南北坡能量锋强度和...     

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。     

慕士塔格卡尔塔马克冰川水文观测与特征分析

基于2003年卡尔塔马克冰川强烈消融期连续的气象与水文观测, 对卡尔塔马克冰川消融的影响因素和融水径流特征进行了分析. 结果表明: 消融期的冰川融水流量与气温之间存在着良好的相关关系, 降水过程会导致气温降低抑制冰川消融. 卡尔塔马克冰川纯冰川融水径流模数为62.4 L·s^-1·km^-2, 冰川区融水径流深为 463.5 mm. 根据现场降水损失试验, 总损失达 26%, 校正后大本营处2003年降水量为134 mm.     

慕士塔格冰芯降水记录及其对冰川水资源的气候意义

2003年在东帕米尔慕士塔格冰川海拔7010 m处钻取了的一支长41.6 m的冰芯,从中恢复了1955年以来的积累量.结果表明:自20世纪70年代以来,冰川积累量持续减少,特别近年来积累量呈加速减小趋势;平均而言,20世纪90年代后期至2003年平均积累量只有20世纪60年代冰川积累量的一半.重建的慕士塔格地区冰川物质平衡近20 a来亏损严重,主要是由近年来慕士塔格高山区降水的减小和温度的升高共同作用引起的.对主要以冰川融水为补给的塔里木河流域上游山区而言,短期冰川融水的增加会调节河流径流,而当冰川得不到足够的降水补充时,冰川的退化必然影响到下游的河流径流.     

一种基于MODIS积雪产品的雪线高度提取方法

冰川雪线高度的遥感提取对冰川物质平衡研究具有重要意义。提出一种基于晴空环境下积雪覆盖频率的雪线高度提取方法。使用MOD10A1积雪产品中的像元积雪面积比例数据,提取了2000/2001-2014/2015年间高亚洲地区冰川消融期末雪线高度。使用实测的冰川年物质平衡资料和气象格网数据对提取的雪线高度变化的可信度进行分析。研究表明：近15 a高亚洲雪线高度变化及趋势具有明显的东西差异,雪线高度变化幅度自青藏高原内部地区向四周呈增加趋势,西部大于东部。提取的冰川雪线高度变化与观测的年物质平衡序列具有很高的相关性,对物质平衡波动的平均解释率可高达75%;与气象要素（气温、降水）的年际变化的相关性也较高,约61.58%的格网冰川雪线高度变化可以由夏季气温和季节降水解释。而高亚洲各分区冰川雪线高度的波动规律也与大气环流背景分布一致。因此提取的雪线高度变化具有冰川学意义,可以进一步应用于冰川物质平衡估算及模拟研究中。     

中国西部冰川对近期气候变暖的响应*

中国冰川主要分布在青藏高原及周边地区,在这一广大的区域内分布有冰川46377条。研究表明,中国西部变暖显著,1950年代以来平均气温上升0.2℃/10a,其中1990年代是近千年中最暖的10年;同时,1950s以来西北各省的降水量增加了约18 ％ 。为认识这一气候变化对中国西部冰川的影响,利用遥感和地理信息系统方法,获取了近50a来5000多条冰川的变化状况。结果表明,中国西部82.2 ％ 的冰川处于退缩状态,冰川面积减少了4.5 ％ ,同时也有一些冰川处于前进状态。此外,近数十年中国西部冰川变化表现出明显的区域差异,青藏高原中部和西北部地区的冰川相对稳定,而高原周边山区的冰川物质亏损严重,处于加速退缩状态。     

Late Quaternary glaciation of Tibet and the bordering mountains: a review

Abundant glacial geologic evidence present throughout Tibet and the bordering mountains shows that glaciers have oscillated many times throughout the late Quaternary. Yet the timing and extent of glacial advances is still highly debated. Recent studies, however, suggest that glaciation was most extensive prior to the last glacial cycle. Furthermore, these studies show that in many regions of Tibet and the Himalaya glaciation was generally more extensive during the earlier part of the last glacial cycle and was limited in extent during the global Last Glacial Maximum (marine oxygen isotope stage 2). Holocene glacial advances were also limited in extent, with glaciers advancing just a few kilometers from their present ice margins. In the monsoon-influenced regions, glaciation appears to be strongly controlled by changes in insolation that govern the geographical extent of the monsoon and consequently precipitation distribution. Monsoonal precipitation distribution strongly influences glacier mass balances, allowing glaciers in high altitude regions to advance during times of increased precipitation, which are associated with insolation maxima during glacial times. Furthermore, there are strong topographic controls on glaciation, particular in regions where there are rainshadow effects. It is likely that glaciers, influenced by the different climatic systems, behaved differently at different times. However, more detailed geomorphic and geochronological studies are needed to fully explore regional variations. Changes in glacial ice volume in Tibet and the bordering mountains were relatively small after the global LGM as compared to the Northern Hemisphere ice sheets. It is therefore unlikely that meltwater draining from Tibet and the bordering mountains during the Lateglacial and early Holocene would have been sufficient to affect oceanic circulation. However, changes in surface albedo may have influenced the dynamics of monsoonal systems and this may have important implications for global climate change. Drainage development, including lake level changes on the Tibetan plateau and adjacent regions has been strongly controlled by climatic oscillations on centennial, decadal and especially millennial timescales. Since the Little Ice Age, and particularly during this century, glaciers have been progressively retreating. This pattern is likely to continue throughout the 21st century, exacerbated by human-induced global warming.     

高分三号山地冰川表面运动提取与分析

冰川表面运动提取在冰川动力学与物质平衡变化研究中具有重要意义。针对当前我国自主遥感卫星数据在冰川运动监测应用中存在的不足,选用GF-3卫星FSI模式下获取的2019—2020年间覆盖亚洲高山区典型冰川的SAR数据,借助并行化偏移量跟踪算法获取了研究区冰川表面流速分布。研究结果表明：优化后的偏移量跟踪算法极大地提高了运行效率;全局形变拟合估计、地形偏差校正及滤波降噪后,冰川运动分布形态更加直观,精度可达0.5 m;通过与准同期Landsat-8影像提取的冰川流速对比以及对非冰川区位移残差的统计分析,验证了GF-3影像在监测不同区域冰川流速结果方面的可靠性及适用性;GF-3影像凭借其良好的空间分辨率,在规模较小、运动缓慢的冰川运动提取方面具有显著的优势,能够更好地体现冰川运动细节信息及其差异性。该研究有助于分析气候变化背景下青藏高原地区冰川的运动规律及其时空演变特征。     

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.     

极海洋型冰川是什么冰川——与景才瑞先生商榷

施雅风和谢自楚曾将中国现代冰川分为极大陆型冰川、亚大陆型冰川和海洋型冰川。这个分类方案因符合中国现代冰川的基本特征而得到广泛承认与应用。近年,景才瑞提出“极海洋型冰川”的概念,示意第四纪冰期时中国东部中低山地既然不存在基本的冰川类型,则可能存在一种比海洋型冰川更加高温湿润的特殊冰川。本文认为,这样类型的冰川是不存在的。海洋型冰川已经涵盖了处于融点冰温的临界冰川,即使再多的降水,也不能在正温条件下演变成冰川。故“极海洋型冰川”的概念是不能成立的。第四纪环境研究表明,冰期时大陆架广泛出露,西伯利亚-蒙古高压强迫下的冬季风加强,中国东部气候是朝着更加干旱的方向变化的,其海洋型特征也要大大降低。     

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。     

西天山托木尔峰南麓大型山谷冰川冰舌区消融特征分析

基于对托木尔峰南麓托木尔型山谷冰川的野外考察和典型冰川的定位观测,对冰面被表碛广泛覆盖的所谓“托木尔型”冰川冰舌区表碛与冰面消融的关系进行了研究. 结果表明：表碛对冰面消融、冰川水文过程、冰川变化等均具有重要影响,当表碛厚度超过3 cm时,表碛对冰面消融就产生明显抑制作用,且随着厚度增加,冰面消融显明减弱. 科其喀尔冰川表面的观测表明,由末端向上,表碛厚度逐渐减薄. 受表碛影响,科其喀尔冰川区最大的消融量出现在海拔3 800~3 900 m之间、表碛物厚度小于10 cm的区域内;冰川消融强度由此向上随着海拔的升高而下降,向下随表碛厚度的增大而减弱. 冰面湖的发育是表碛覆盖冰川的又一主要特征,湖水对冰面的融蚀和快速排泄成为冰面产汇流的主要过程. 科其喀尔冰川研究表明,两三个冰面湖排泄形成的融蚀冰量就相当于冰川末端退缩造成的冰量损失. 因此,冰面湖等热喀斯特地形的形成、扩张融蚀、融穿排泄、形成湖区低地,这一周而复始的过程不仅是其主要消融方式之一,而且也强烈的影响着冰川水文及冰川变化. 托木尔峰南麓地区大型冰川变化主要以厚度减薄为主,而不是像大多数冰川显著的变化主要表现在末端和面积减少方面.     

On the sensitivity of Holocene talus-derived rock glaciers to climate change in the Ben Ohau Range,New Zealand

The morphology and surface ages of talus-derived rock glaciers are investigated to establish the timing of rock glacier formation in the central Southern Alps. Samples of rock weathering rinds show that all rock glaciers studied were formed during the Neoglacial period, but differences exist between sites in the number of new rock glacier lobes formed by Holocene climatic fluctuations. A qualitative conceptual model is proposed to explain rock glacier formation in terms of two thresholds. An external threshold relates to the presence of a cool climate capable of allowing internal ice to form within talus slopes. An internal threshold relates to the presence of sufficiently thick talus at a site to generate a shear stress capable of overcoming internal friction within the talus/ice mass. The model produces a non-steady-state response to explain why unmodified talus, single-lobed and double-lobed rock glaciers developed at adjacent sites under the same climatic regime. Individual landforms have different sensitivities to formation, which depend partly on the previous history of talus accumulation and rock glacier activity at a site. The model demonstrates how successive cool climate periods may be fully represented by rock glacier lobes at sensitive sites but under-represented at insensitive sites. Sensitivity (and therefore climatic representativeness) is favoured by high rates of debris supply. By implication, the timing of formation of rock glacier lobes in regions of prolonged cool climate and low debris production is less likely to correspond to the timing of climatic cooling and more likely to follow the ‘rules’ of deterministic chaos.     

Quaternary glaciation of Mt. Qomolangma-Xixabangma region

The uplift of the Himalaya and Qinghai-Xizang plateau began at the end of Pliocene to the beginning of Early Pleistocene, changing the atmospheric circulation in Asia, enhancing the South Asian monsoon and enormously effecting the climatic conditions and glacial development.According to the evidence of glacial deposits, geomorphology, paleobiology, paleopedology, etc., at least four glaciations can be recognized. The uplift of the Himalayas was earlier than that of other mountains, so that the glaciation occurred in Early Pleistocene, forming small piedmont glaciers on the N slope, whilst at the same time there were wide short valley glaciers on the S slope. During the Middle Pleistocene, the height of Himalaya was about 4000 m a s l, the monsoon was strong, and much water vapour reached the interior of the plateau, the most favourable period for glacial development. Great piedmont glaciers and small ice caps formed on the mountains N of Himalayas and great valley glaciers occurred on the S slope, but no great ice sheet covered the plateau.During the early Late Pleistocene, the Himalayas had risen to over 5000 m asl, forming a barrier against the incursion of the Indian monsoon, so that the precipitation decreased sharply on the plateau N of Himalayas, thus diminishing the extent of the glaciation. But on the high mountains of the S part of Xizang and on several high mountains of the S slope of the Great Himalaya, the precipitation increased and the extent of glaciation reached a maximum. Since Last Glaciation, the precipitation of the alpine zone has decreased more sharply, the climate has become drier and colder, becoming unfavourable for glacial development.During the Holocene, three stages may be distinguished, i.e. the recession in Early Holocene (10,000-8000 BP); the disappearance of most glaciers in the Hypsithermal period in Middle Holocene, (8000-3000 BP); and the neoglacial fluctuations in Late Holocene (3000 BP up to present). The glaciers of the Neoglaciation advanced several hundred meters or even 3–5 km farther than existing glaciers.