青藏高原东南部海洋型冰川物质平衡研究进展北大核心CSCD

青藏东南部海洋型冰川具有独特的气候敏感性,普遍呈现加速退缩趋势,这不仅影响区域水资源安全,而且伴生了相应的冰川灾害,是当前青藏高原冰冻圈变化研究的热点区域之一。本文对海洋型冰川物质平衡时空变化特征进行了综述,2000年以来冰川总体处于物质亏损状态,其平均物质平衡介于-0.66~-0.61m w.e.·a^(-1)之间;同时总结了海洋型冰川物质加速变化的驱动因素以及新特征。当前海洋型冰川物质平衡变化研究受观测数据缺乏和模型模拟不确定性等问题限制,尤其现有模型对冰面裂隙增多与扩张、冰崖-冰面湖-表碛相互作用、冰内冰下过程、冰崩、末端冰湖水-冰相互作用等过程的描述过于简化或基本缺失,其机理及影响仍存在较大的不确定性。未来需加强海洋型冰川物质平衡的综合监测,基于多数据和多方法的集成研究提高模型对冰川物质平衡多物理过程的耦合与模拟能力,为开展海洋型冰川物质变化的区域水资源效应和致灾效应研究奠定基础。     

冰川物质平衡模式及其对比研究——以祁连山黑河流域十一冰川研究为例

冰川物质平衡是冰川连结气候和水资源的纽带, 对其的观测和模拟始终是冰川与气候变化研究领域的重点和前缘之一. 以祁连山黑河流域十一冰川为参照冰川, 结合实测物质平衡验证资料, 建立了基于冰川表面能量平衡的冰川物质平衡模型(物理模型)和基于温度参数、温度-辐射参数和温度-辐射-水汽压参数的三种度日因子模型(统计模型), 并对模拟结果进行了分析及评估. 结果表明: 净辐射是冰川表面最主要的能量来源, 占能量收入的82.3%; 其次为感热供热, 占收入的17.7%. 净长波辐射基本为负, 吸收的热量主要通过融化和蒸发/升华方式消耗, 分别占能量支出的84.7%和15.3%. 加入净短波辐射和水汽压参数的度日因子-物质平衡模型的模拟效果提高显著, 相对误差为7%, 与能量平衡模型的模拟误差6.7%, 相差不大. 研究表明, 能量-物质平衡模型的物理意义明确, 模拟能力强大, 尤其在日尺度上有绝对的优势; 统计物质平衡模型在特定的地理条件和气候条件下表现出不佳, 对于一些极端值的模拟能力欠缺, 但是具有输入变量少, 计算简单的优点. 研究结果对黑河流域乃至整个祁连山地区的冰川物质平衡模拟方法的建立具有参考意义.     

喜马拉雅山中东段蒙达扛日冰川水文与物质平衡观测研究

2007年7—9月,在喜马拉雅山中东段蒙达扛日冰川进行了水文和物质平衡的同步观测.结果表明：观测期间,蒙达扛日冰川表现为物质负平衡,冰川消融集中在7月和8月中上旬.观测的70 d内,花杆区冰川物质平衡量为-435～-711 mm,日平均值为-6.2～-10.2 mm.d-1,冰川的总物质平衡量为-355 mm.蒙达扛日...     

反照率对冬克玛底冰川径流及物质平衡模拟影响研究北大核心CSCD

反照率是影响冰川融水径流和冰川物质平衡的重要因素,但仍缺乏考虑反照率对冰川径流及物质平衡模拟效果影响的定量研究。本研究基于自主研发的冰川流域水文模型(FLEXG),在模型中加入反照率和入射短波辐射,以改进模型。利用2005-2014年长江源区冬克玛底冰川流域实测水文气象数据,以及2010-2014年小冬克玛底冰川各高程带物质平衡数据,开展了冰川流域径流和冰川物质平衡的模拟研究。研究发现:考虑反照率和入射短波辐射后,FLEXG模型对日尺度径流的模拟有一定改善,验证期KGE从0.49提高到0.51;冰川物质平衡的模拟也有明显提高,R2从0.67提高到0.83。同时,6-9月冰川径流的贡献从63%提高到66%,与利用同位素信息分割径流的结果更为接近,模拟真实性得到明显提高。     

祁连山区雪冰反照率变化及其对冰川物质平衡的影响

雪冰反照率能够改变冰川表面能量收支平衡,是影响冰川消融的重要因素之一。利用祁连山地区冰川面积矢量数据、MODIS逐日积雪反照率、气温和降水以及冰川物质平衡等数据,探讨了祁连山典型冰川区雪冰反照率特征及其对冰川物质平衡的影响。结果表明：祁连山地区冰川多年平均反照率为0.532,冰川区面积大小与其多年平均反照率之间呈显著正相关（R²=0.16,P<0.05,N=91）,即冰川面积缩减1 km²,对应的平均反照率下降0.0025。祁连山老虎沟12号冰川反照率在夏季有明显的海拔效应,且强于其他时段,达到0.047?（100m）^-1。典型冰川年均物质平衡量与冰川表面夏季（6—8月）平均反照率之间存在显著的正相关关系,老虎沟12号冰川和七一冰川决定系数R²分别达到了0.48（P<0.05）和0.66（P <0.05）。冰川表面夏季平均反照率这一指标能够较好地衡量青藏高原北部祁连山地区冰川物质平衡的变化。     

大陆型冰川与海洋型冰川物质平衡对比研究——以天山和阿尔卑斯山典型冰川为例

物质平衡是冰川对气候变化最直接的响应,是冰川变化的重要参数.大陆型冰川与海洋型冰川发育在不同的水热环境下,它们对气候变化的响应程度、过程和机理存在很大差异,因此在全球变暖背景下对这两类不同性质冰川物质平衡变化特征及其机理做一全面的对比研究意义重大.以东、西天山的乌鲁木齐河源1号冰川和图尤克苏冰川以及阿尔卑斯山东、中、西部的欣特雷斯冰川、Caresèr冰川和Sarennes冰川为参照冰川,在对比分析这五条参照冰川近60 a来物质平衡变化幅度差异和阶段性差异基础上,对大陆型冰川与海洋型冰川物质平衡变化特征及其机理进行了对比研究.结果表明:在物质平衡阶段性变化上,阿尔卑斯山参照冰川物质平衡变化具有相似的阶段性,而天山和阿尔卑斯山参照冰川之间以及天山内部两条参照冰川之间物质平衡阶段性变化存在很大的差异,可见,无论不同性质冰川还是同一性质的不同冰川,其物质平衡的阶段性变化都可能存在差异,这与不同冰川所处环境水热变化的时间差异有关,而与冰川性质无关;在物质平衡变化幅度上,海洋型冰川变化幅度明显大于大陆型冰川,原因是不同性质冰川发育的水热环境及其对气候变化敏感性差异;在前人对冰川加速消融机理的研究基础上,本文也讨论了大陆型冰川与海洋型冰川物质平衡变化的机理及其异同.     

近期小冬克玛底冰川物质平衡变化及其影响因素分析

冰川物质平衡是反映冰川状况最为直接、 可靠的参数.基于2008-2012年小冬克玛底冰川花杆和雪坑实测的物质平衡资料以及相关的气象资料, 获取了小冬克玛底冰川物质平衡数据并对其影响因素进行了分析.结果表明: 2009-2012年冰川末端共退缩19.7 m, 年均退缩量为4.9 m, 是1990年代中末期的2.3倍; 平衡线高度为5 720 m, 相比1990年代初的海拔5 600 m上升了120 m.与1995年相比, 冰川面积减少了0.095 km², 末端海拔从5 380 m上升到5 420 m. 2008-2012年小冬克玛底冰川物质平衡总量为-1 584 mm w.e., 相当于冰川整体减薄1.76 m. 2009/2010年度物质平衡量为-996 mm w.e., 是小冬克玛底冰川有观测记录以来的最大负平衡值, 夏季平均气温偏高和青藏公路维修导致表面反照率急剧降低是主要原因.对影响冰川物质平衡的因素分析结果表明, 气温特别是夏季气温和净辐射是小冬克玛底冰川物质变化的主要影响因素.     

1980—2019年藏东南帕隆藏布流域冰川物质平衡模拟

帕隆藏布流域位于中国海洋性冰川发育最为集中的藏东南地区,近年来随着全球气候变暖,帕隆藏布流域冰川亏损显著。利用全球开放冰川模型(OGGM)模拟了1980—2019年藏东南地区帕隆藏布流域1 554条冰川物质平衡,发现1980—2019年帕隆藏布流域全域冰川物质平衡呈现不断亏损的状态,为-0.41 m w. e.·a^-1,在2000—2019年物质平衡亏损更为严重,达到-0.56 m w. e.·a^-1。从空间分布上来看,流域东南部和流域西北部是冰川亏损最为严重的区域,流域中部和西部冰川亏损相比较少。温度的升高和降水的轻微减少是冰川物质亏损的主要原因。通过气温和降水的敏感性分析,气温上升1℃,流域71.75%的冰川物质平衡变化在-1 000～-500 mm w. e.·a^-1;降水减少20%,62.81%的冰川物质平衡变化在-450～-300 mm w. e.·a^-1,相较于降水,冰川对气温变化更为敏感。通过分析国家气象站及再分析数据,发现1980—2019年气象站气温上升均超过1.5℃,波密站200...     

祁连山七一冰川物质平衡及其对气候变化的敏感性研究

依据2010年6月30日-9月5日考察期间获得的七一冰川物质平衡和气温降水等气象资料,运用度日物质平衡模型模拟了七一冰川的物质平衡变化状况.结果表明：七一冰川考察期间物质平衡为-856.2mm w.e..受气温、降水等气候因素的强烈影响,物质平衡过程明显分为＂微弱积累-强烈消融-微弱消融＂3个阶段.度日物质平衡模型模拟...     

北极Svalbard、斯堪的纳维亚与挪威南部冰川物质平衡对比及其气候意义

利用1946—2005年北极Svalbard、斯堪的纳维亚及挪威南部冰川物质平衡资料,分析了冰川物质平衡的变化特征及其对气候变化的响应.结果表明:北极Svalbard地区冰川物质平衡具有较低的年振幅和较小的年际变化;环北极的斯堪的纳维亚地区和挪威南部地区冰川物质平衡则具有较高的年振幅和较大的年际变化;20世纪80年代末90年代初,3个地区冰川物质平衡均达极大或较大值,之后呈加速向负平衡发展之势.冰川物质平衡对气候变化的敏感性与其物质平衡状态有关:物质平衡越是趋向正平衡发展的冰川,其敏感值较高,反之亦然;海洋性冰川较大陆性冰川对平衡线高度变化(气候变化)敏感.平均而言,三个地区冰川物质平衡在观测期内的亏损量相对于零平衡状态而言,相当于气温上升了0.32℃.冰川净物质平衡对1℃升温的敏感性变化范围为-0.42～-0.99mw.e..a-1,对10%降雪增量的敏感性为+0.01mw.e..a-1～+0.57mw.e..a-1;平衡1℃升温导致的冰川净物质平衡消融需要降雪量增加24%.冰川物质平衡对气候变化的敏感性与其所处气候环境背景(大陆度)相关性,越是趋向海洋性的冰川其敏感性越高.     

冰川运动速度对气候变化的响应——以天山乌鲁木齐河源1号冰川为例

山地冰川对气候变化的响应最为敏感,在全球变暖的大背景下山地冰川和极地冰盖正在发生显著的变化.冰川运动速度的变化是气候变化的结果之一.乌鲁木齐河源1号冰川是中国西部山地冰川的代表,本文以1981-2007年27a的运动速度资料与1982年以来的季节运动速度资料为基础,结合冰川物质平衡、气温、降水等资料分析冰川运动速度对气候变化的响应.研究发现,27a来1号冰川运动速度下降趋势明显,冬、夏季节运动速度波动较大,但夏季运动速度较大.气候变化通过冰川物质平衡的改变作用于冰川运动速度,物质平衡的持续亏损最终导致了冰川运动速度的持续降低.夏季的高温与降水对冰川运动速度具有加速的作用.     

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.     

天山南坡阿克苏流域冰川物质平衡及其融水径流对气候变化的响应研究

冰川融水是西北干旱区水资源重要组成部分,定量评估其变化对中、下游生态环境保护和工农业经济可持续发展具有重要意义。本文基于国家气象台站日降水和气温资料、数字高程模型(DEM)以及第一次冰川编目数据,利用度日模型模拟了天山南坡阿克苏流域1957—2017年冰川物质平衡及其融水径流变化,分析了融水径流组成及其对气候变化的响应。结果表明：1957—2017年流域年平均物质平衡为-94.6 mm w.e.,61年累积物质平衡为-5.8 m w.e.。流域冰川物质平衡线呈显著上升趋势,年均上升速率为1.6 m/a。研究区年均融水径流量为53.1×10⁸ m³,融水增加速率为0.24×10⁸ m³/a,融水径流及其组成分量均呈显著增加趋势。在气候暖湿化背景下,流域降水的增加使得冰川区积累量增加,在剧烈的升温作用下,冰川消融加剧,气温对融水径流的作用增大,因此冰川物质平衡亏损产生的水文效应增强。研究结果可提升区域冰川水资源效应变化及其影响的认识。     

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。     

川西螺髻山清水沟倒数第二次冰期以来的冰川规模与古气候重建

川西螺髻山清水沟保存着倒数第二次冰期（MIS 6）、末次冰期早期（MIS 4）和末次冰期晚期（MIS 2）较为完好的冰川沉积序列,该序列为螺髻山地区晚第四纪古环境重建提供了直接依据。基于野外地貌考察和冰川地貌特征确定出古冰川分布范围,计算古冰川物质平衡线高度（ELA）,应用P-T模型和LR模型计算出各冰期时段的气温与降水。结果显示：清水沟MIS 6、MIS 4和MIS 2的冰川面积分别为3.44 km²、2.22 km²和1.20 km²,冰川体积分别为0.19 km³、0.12 km³和0.07 km³。各期次的古ELA分别为3 132 m、3 776 m和3 927 m,相对于现代ELA分别下降了1 716 m、1 071 m和920 m。冰川规模受气温和降水的共同影响,MIS 6气温大幅下降（8~12 ℃）是导致该阶段冰川规模最大的原因;MIS 4降水为现在的80%左右,而气温下降幅度（6~7 ℃）小于倒数第二次冰期,冰川规模小于倒数第二次冰期;MIS 2降水仅为现在的60%~80%,降温幅度（4~8 ℃）也不大,因此该阶段冰川规模最小。     

2000-2020年格陵兰冰盖夏季表面温度变化及其对物质平衡的影响北大核心CSCD

基于MODIS温度产品,着重分析了2000-2020年格陵兰冰盖夏季表面温度和表面融化范围的年际变化趋势;联合IMBIE(冰盖物质平衡对比实验)数据分析表面温度对于冰盖物质平衡的影响;进一步讨论了大气环流对于格陵兰冰盖表面温度变化的影响。结果表明:格陵兰冰盖夏季表面温度和融化范围趋势较为一致,2000年初期呈现出显著的上升趋势,2012年达到峰值,随后波动下降;整个研究阶段北部区域是增温速率最大的区域,高于其他任何区域两倍,东南部和西南部是温度最高的区域却具有最小的增长率;格陵兰冰盖夏季表面温度、融化范围以及物质平衡之间都具有显著的相关性,同时格陵兰冰盖夏季表面温度每上升1℃,会导致其物质损失增加74.29Gt·a;最后,经过对北大西洋涛动(NAO)和格陵兰阻塞指数(GBI)指数的分析得到,格陵兰冰盖夏季表面温度受到GBI的影响要强于NAO的影响,冰盖夏季表面温度和NAO呈现出负相关(r=-0.64,P<0.05),和GBI呈现出正相关(r=0.77,P<0.05)。     

冰尘结构特征及形成分析——以乌鲁木齐河源1号冰川为例

利用2007-2010年夏季在乌鲁木齐河源1号冰川采集的5个冰样, 对冰样中冰尘的特征、冰尘中蓝藻的种类及冰尘中无机矿物颗粒的粒度特征进行了分析研究. 研究表明: 冰尘为棕色球状聚合体, 粒径为0.27~3.5 mm, 分布在冰川消融区表面, 其组成成分为有机质、无机矿物颗粒和微生物. 冰尘有4种主要的内部结构: 类型Ⅰ, 具有同心层结构的冰尘;类型Ⅱ, 带有亚颗粒的冰尘;类型Ⅲ, 内部无明显结构的冰尘;类型Ⅳ, 中心位置处具有较大无机颗粒的冰尘. 冰尘中无机矿物颗粒的数量主要分布在d<3.5 μm的范围内, 且体积分布的粒径众数介于3~25 μm之间. 同时, 对冰尘中的蓝藻进行了16S rRNA基因序列的系统发育分析, 共从蓝藻16S rRNA基因文库中筛选了247个阳性克隆, RFLP分型得到10个不同的OTUs. BLAST比对, 系统发育分析将这10个OTUs归为颤藻目(Oscillatoriales)、色球藻目(Chroococcales)、未定种(Unclassified). 颤藻目为绝对优势类群, 占整个基因克隆文库的91%. 经估算, 冰尘中存在大量的有机物质和微生物, 无机矿物颗粒只占了很小的比例, 表明影响冰川消融区表面反照率的主要因素为冰尘中的有机部分, 包括有机物质和微生物.     

藏东南尼都藏布流域冰湖水量变化及潜在溃决诱因评估——以塔弄错为例北大核心CSCD

藏东南尼都藏布流域冰雪崩、滑坡和泥石流等山地灾害频发,研究团队于2021年10月对流域内的塔弄错进行了水深测量和周边地貌环境调查。同时,利用短基线合成孔径雷达干涉测量(SBASInSAR)技术监测了尼都藏布流域的地表形变速率,以识别冰湖周边的潜在滑坡体、崩塌体等诱灾因素。最后,基于数值模型RAMMS和波浪传播模型,评估了不同情景下崩塌体入湖和水量变化对冰湖溃决风险的影响。结果表明,塔弄错的最大水深为29.45 m,平均水深为15.21 m,水量为1820842 m^(3)。塔弄错周边5个不稳定区域的平均形变速率远高于其他区域,将来可能会成为触发塔弄错溃坝的外界诱因。模型模拟显示,塔弄错在入湖崩塌体质量增加或水量增加情况下,产生的洪峰流量、溃口深度和坝顶承受的压力均显著增加。因此,建议在冰湖溃决风险评估工作中重点关注周边有崩塌隐患点且水量持续增长的冰湖,并实时观测崩塌区的动态变化,为下游及时做好冰湖溃决洪水的避险提供预警信息。     

裂谷盆地演化中的动力层序地层学初探--以渤海湾盆地渤海海域为例北大核心CSCD

从地质学及地层学的发展趋势上看,动力层序地层学是层序地层学发展的方向。动力层序地层学研究的基本思路是不同构造演化阶段层序发育的主驱动力是有规律地变化演进的。以裂谷型的渤海湾盆地渤海海域为例,以断陷期的沙河街组、断拗期的东营组、拗陷期的明下段为典型代表,阐述了不同构造演化阶段层序发育主驱动力从构造活动到湖平面变化再到气候变化的规律性演进及其对各时期层序结构独特的控制作用。从动力层序地层研究的角度回答了包括层序内部划分、强制湖退、层序识别标志等几个陆相层序地层的关键问题。动力层序地层学研究对渤海油气勘探起到了很好的指导作用,并指出了下一步规模型隐蔽油气藏的勘探方向。     

花岗质熔体结构的改变与稀有金属W-Sn-Nb-Ta的富集:以夏如早古生代花岗岩为例SCIEI北大核心CSCD

藏南喜马拉雅造山带新生代高硅淡色花岗岩富集稀有金属元素(Nb、Ta、W、Sn、Be、Li等),成矿潜力大,是未来矿产勘探的重要靶区。除了新生代花岗岩,早古生代花岗岩分布广泛,具有和新生代花岗岩相似的地球化学特征,是否也具有成矿潜力,是有待深入研究的一个重要课题。夏如穹窿主体由早古生代花岗片麻岩以及侵入其中的新生代淡色花岗岩和伟晶岩组成,这些花岗岩具有与新生代高硅淡色花岗岩相似的地球化学特征,在Sn-W和Nb-Ta系统关系上,可以分成两组:一组富集W和Sn(W=5×10^(-6)~42×10^(-6),Sn=12×10^(-6)~35×10^(-6)),另一组富集Nb和Ta(Nb=23×10^(-6)~108×10^(-6),个别高达217×10^(-6),Ta=8×10^(-6)~38×10^(-6),个别高达143×10^(-6))。与富集W-Sn的花岗片麻岩相比,富集Nb-Ta的花岗片麻岩具有:(1)较高的Na_(2)O,为富Na花岗岩,(2)较低的K_(2)O、FeO^(T)、TiO_(2)、P_(2)O_(5)、Sr、Zr;(3)略微富集MREE,亏损LREE和HREE,显著的负Eu异常;(4)较高的Nb、Ta,但较低的W、Sn。元素的系统关系表明,这两类花岗片麻岩都是较原始岩浆经历了不同程度斜长石、锆石、云母等矿物分离结晶作用的产物,富集Nb-Ta的花岗片麻岩分异程度最高。夏如早古生代两类花岗岩的Nb/Ta比值都小于5,但富集W-Sn花岗岩中Zr/Hf>20,富集Nb-Ta花岗岩中Zr/Hf<20。随着花岗质岩浆的分异逐步增强,当Zr/Hf=20时,熔体结构发生实质性变化,花岗质熔体从富钾质变成富钠质,从富集W-Sn变成富集Nb-Ta。本研究表明,在喜马拉雅造山带,不仅新生代花岗岩,而且古生代花岗岩都富集稀有金属元素,熔体结构的改变是控制花岗岩富集稀有金属的主要因素。