普若岗日冰原及其小冰期以来的冰川变化

普若岗日是藏北高原最大的由数个冰帽型冰川组合成的大冰原.冰川覆盖面积422.58km²,冰储量为52.5153km³.冰川雪线海拔5620～5860m.冰原呈辐射状向周围微切割的宽浅山谷溢出50多条长短不等的冰舌,最大的可伸至山麓地带,形成宽尾状冰舌.在一些下伸较低的冰舌段,形成有许多冰塔林,以雄伟壮观的连座冰塔林和雏形冰塔林为主.在东南部一些冰舌段雏形冰塔林的上部,分布着奇特的新月型雪冰丘和链状排列有序的雪冰丘.小冰期以来,普若岗日的冰川呈退缩趋势.环绕冰舌分布的冰碛序列,在北部和东南部普遍可区分出3道.对比研究认为,分别属于小冰期3次寒冷期冰进的遗迹.而西部小冰期冰川作用的范围较小.按小冰期最盛时的规模量测当时的冰川面积,和现在相比该时段内冰川面积减少了24.20km²,当时冰川面积比现在大57%.由此引起的冰川资源的减少为3.6583km³,相当于36.583×10⁸m³的水量.在普若岗日西侧,小冰期后期至20世纪70年代,冰川退缩了20m;70年代至90年代末,冰川退缩了40～50m;平均1.5～1.9m·a^-1;1999年9月至2000年10月,退缩4～5m.明显反映出逐渐加剧的变化趋势.和其它地区相比较,普若岗日冰原变化比较小,表现出比较稳定的状。     

青藏高原现代最大冰原区第四纪冰川作用

普若岗日冰原是青藏高原最大的冰原,总面积达400km².野外观察表明,从现代冰舌前端开始向山外有5套终碛垄和侧碛垄系列,分别称之为冰碛垄Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ.根据地貌位置、地层关系、相对风化程度、风的改造程度和覆盖在有冰川漂砾的戈壁上的沙子的电子自旋共振(ESR)年代,并与中国西部山地第四纪冰川数值年代比较,这些冰碛垄分别形成于现代冰川、小冰期、新冰期、末次冰期晚阶段和早阶段.冰碛垄V中的花岗岩漂砾散布于距山前6km以内的山麓平原,说明在第四纪晚期冰原西坡的古冰川虽到达山麓平原,但未能与邻近山地古冰川相连形成统一大冰盖.     

普若岗日冰原毗邻地区风沙地貌及其环境演变

冰川作用形成的大面积的冰碛物沉积及寒冻风化是高寒区风沙沉积的主要物质来源.风沙地貌的发育与高寒区环境密切相关,冻结作用使沙丘发育以加积作用为主,形成了高大的新月形沙丘.沙丘的侵蚀与移动主要发生在暖季,新月形沙丘运动速度相当缓慢,年平均水平移动量约1.8～0.5cm·a^-1,加积速率约0.3～0.08cm·a^-1.普若岗日冰原毗邻地区的环境变化主要受温度条件制约,沙丘腐殖质层沉积年代与我国东部沙区古沙丘、敦德冰芯具有一定的相关性,可以认为西南季风的强度对本区具有重要的作用.高原下垫面的变化造成太阳辐射差异,是引起西南季风强弱,造成高原腹地温度与降水随之变化的重要原因.     

从冰前风沙地貌初看普若岗日冰原的形成演变

野外实地考察和室内样品分析表明,位于普若岗日冰原西侧冰川前缘带的大片风沙地貌,直接发育在冰碛之上,并以冰碛为主要物质来源,与冰川运动和冰原环境具有密切的联系,是相关冰川和冰原形成演化过程的良好反映与记录.结合沙丘沉积序列中的沉积构造测量、粒度分析及腐殖质夹层的¹⁴C测年等结果,初步得出:普若岗日冰原至少形成于18kaBP;冰原降水可能主要来自西风降水;18kaBP以来,冰原在总体上处于收缩过程,在约108kaBP来,冰原西缘的零平衡线的年均水平退缩速率约为088～102m·a^-1,铅直升高速率约为24～32mm·a^-1。     

夏季青藏高原加热和环流场的日变化

通过使用NCEP/NCAR再分析资料,分析了夏季青藏高原地区非绝热加热场的日变化特征以及高原上空环流场的日变化特点。分析发现青藏高原及其邻近地区上空环流的日变化在欧亚地区大气环流系统中表现最为显著。环流日变化是被非绝热加热的日变化所驱动的,特别是被太阳辐射日变化所驱动。由于高原上空大气柱质量远小于低海拔的平原地区,故太阳辐射日变化引起的加热日变化可在高原地区产生更为显著的环流日变化。通过位涡方程的诊断证实,白天高原加热增强,可在大气上层制造大量负位涡并向周边地区辐散,使高原地区大气高层成为负涡源。而低层则是加热制造正位涡,并使周边地区向高原的辐合增强,摩擦耗散是低层抑制正位涡增长的主要因素。而夜间加热减弱使高原对局地环流的影响作用大为减弱。故而高原及其周边地区的局地环流也具有明显的日变化特征。     

基于MODIS LST产品估算青藏高原地区的日平均地表温度

地表温度是衡量地-气界面热状况的重要指标,在冻土制图、城市热岛效应等研究领域有重要应用.MODIS数据只提供了每日4次过境的瞬时温度值,而实际应用中往往需要日平均地表温度.对实测0cm温度数据进行分析后,发现其日变化曲线呈分段函数特性,白天按正弦曲线变化,夜间则呈线性下降.据此提出对白天和晚上的数据进行分段拟合的方案,并与已有的两种拟合方法作对比验证.地面验证工作包括两个方面:一是模拟的验证,按卫星过境时间从逐小时的实测0cm数据中挑出4个瞬时值,将上述拟合方法应用于这4个瞬时值,得到拟合的日平均温度,再同24h的算术平均值比较.结果表明:Sin-Linear法精度最高,平均误差在1K以内;其二是地面对MODIS的验证,将3种方法应用于MODIS数据,再与地面平均值比较,3种方法中Sin-Linear法误差最小,且具有最好的线性相关,R2超过0.9.     

青藏高原土壤冻结始日和终日的年际变化

利用青藏高原1981-1999年青海和西藏58个气象站观测的土壤冻结上、下限记录,分析了冻结始日、冻结终日的空间分布和年际变化特征.结果表明:最早、最晚和平均冻结始日的分布基本一致,都是由北向南逐渐推迟的;最早、最晚和平均冻结终日的空间分布也比较一致,呈现南北早、中部晚的特点.在20世纪80年代高原土壤冻结多偏早,解冻多偏晚,冻结日数偏多;而90年代正好相反,冻结多偏晚,解冻多偏早,冻结日数偏少;冻结始日有明显的3～4a周期变化,冻结终日有明显的准7a周期变化;1981年、1982年为冻结早、解冻晚年,1983年、1990年为冻结晚、解冻晚年,1993年、1999年为冻结晚、解冻早年.     

青藏高原念青唐古拉山廓琼岗日1号冰川变化研究

小冰川对气候变化非常敏感,监测与定量评估此类冰川变化有助于理解冰川对气候变化的响应幅度与机制。本研究结合多源遥感数据(卫星遥感与无人机航测),分析了近50年来青藏高原念青唐古拉山廓琼岗日1号冰川面积变化趋势,定量评估了该冰川近期的冰面高程变化幅度与空间分布。结果表明,1968—2021年廓琼岗日小型冰斗冰川的面积从(1.444±0.013) km²缩减至(0.712±0.001) km²,萎缩幅度达到50.7%,冰川末端退缩平均速率约为(6.23±0.71) m·a^-1。基于2020—2021年高精度无人机航测数据发现,廓琼岗日1号冰川冰面平均高程差达到(-2.41±0.69) m,冰川末端高程变化大于3 m,中部的冰面高程下降幅度在1.5～3 m之间。研究还发现冰川表面河道对冰面高程空间变化起着重要作用,该冰川表面共发育有13条表面河道,2020—2021年河道向西北方向偏移约2 m。冰面河道的向下侵蚀与侧向消融导致末端冰面高程变化呈现显著的空间差异。     

温度对青藏高原高寒灌丛CO2通量日变化的影响

应用涡度相关技术连续监测的CO₂通量及温度数据(2003年1月1日至2004年12月31日),分析了青藏高原高寒灌丛净生态系统CO₂交换(NEE)日变化与温度之间的关系.结果表明:1)在暖季夜间(21:00至次日06:00时)温度与NEE变化呈显著正相关关联,而白昼(07:00~20:00时)NEE变化与温度无显著关联;2)在冷季不论夜间还是白昼,NEE变化均与温度密切相关,温度是决定冷季高寒灌丛生态系统CO₂交换的主要因素.在全球气候变暖背景下,青藏高原气候变化呈现出冬季增温率明显高于春、夏季特征,未来气候变暖导致的增温效应可能会加速青藏高原高寒灌丛生态系统CO₂排放,使其作为碳汇的能力而减弱.     

喜马拉雅北部地区春季大气特征及日变化分析

利用珠峰北部地区的观测资料和AIRS卫星遥感资料,分析了喜马拉雅北部地区的大气日变化及其垂直结构.结果发现喜马拉雅北部地区气温日变化具有明显的单峰单谷型特征,一天气温最高值出现在18:00左右,最低值出现在早上7:00～9:00.风速的日变化呈现单峰型特征.气压的平均日变化呈双峰双谷型分布特征,气压极大值出现在2:00和12:00,气压极小值出现在6:00和19:00时,其中19:00出现气压最小值.感热通量、潜热通量的平均日变化和气温日变化具有一致性,春季感热通量大于潜热通量.净辐射通量的日变化特征是单峰型特征,每日最大值出现的时间比感热通量及潜热通量的最大值出现的时间早2个小时.引起高原地区日变化剧烈有2个主要原因:一是高原地区大气柱的质量较小,对太阳辐射的削弱较小,且相同的辐射加热和冷却可使较少大气产生较大温度变化;二是高原地区是大气云光学厚度较小的区域,由此可使地面在日间接受较强烈的太阳短波辐射而增温较大,在夜间又接受较小的大气长波逆辐射而降温较大.     

西昆仑山古里雅冰帽深钻孔冰温的稳定态分析

在西昆仑山古里雅冰帽海拔６０７０ｍ处钻孔，深３０９ｍ，上部２００ｍ进行了温度测量。对实测资料作稳定态分析后，得出冰内温度梯度大，底部达融点的结果。算出地热通量为１１２ｍＷ／ｍ＾２，与青藏高原为高地热区的观点一致。     

青藏高原冰芯研究

冰芯研究是全球变化研究的重要内容之一,冰芯因其分辨率高,信息量大,保真性强,时间序列长和洁净高而成为研究地球系统中生物,化学和物理过程的最好媒体,文章首先阐述了青藏高原冰芯研究的基本内容,即与冰芯研究相关的过程研究和冰芯记录研究,然后对近１０多年来青藏高原冰芯研究的主要成果进行了总结,并将青藏高原冰芯研究的主要成果归纳为５个方面,同时指出青藏高原冰芯研究８个方面取得了突破性的进展,最后,从野外工作     

普若岗日冰原表面运动特征观测研究进展

冰川运动特征的分析研究有助于了解冰川的基本性质,是冰川学研究的重要内容之一.40a来,我国冰川学者先后对天山、阿尔泰山、祁连山、喀喇昆仑山、喜马拉雅山、念青唐古拉山以及横断山等部分冰川进行了冰川运动的观测研究^[1～6],施雅风、黄茂桓等较为系统的总结了天山乌鲁木齐河源一号冰川的运动机理以及我国大陆型冰川运动的某些特征.这些分析观测的冰川类型均为山谷冰川或冰斗山谷冰川,而对冰帽型冰川的运动特征的观测分析甚少.     

青藏高原多年冻土层中地下冰储量估算及评价

过去几十年来,沿青藏公路/铁路多年冻土区已经完成了数千个钻孔的钻探工作.经过仔细筛选,对其中的697个钻孔剖面的地下冰分布状况和其中9261个重量含水量的分布特征进行了分析.在水平方向上,依据地下冰的分布特征,把青藏公路/铁路沿线的多年冻土划分成少冰冻土、多冰冻土、富冰冻土、饱冰冻土和含土冰层5个含冰量类别,并详细统计了各类冻土沿公路所占里程.在垂向上,将每个钻孔划分出3个深度段:即多年冻土上限以下1m范围内、上限下深1～10m段及上限下10m以下段,统计了各深度地下冰储量.青藏公路沿线多年冻土的平均厚度为38.79m,平均含水量为17.19%,据此初步估算出青藏高原多年冻土区地下冰的总储量为9528km3.     

喜马拉雅山达索普冰川积累量变化及其对青藏高原温度的响应

利用从青藏高原南部提取的达索普冰芯重建的积累量，研究其与印度夏季风之间的关系，并分析了近百年来积累量的变化趋势。应用子波分析方法对达索普积累量及高原温度变化进行分析，结果表明，积累量与高原温度变化都具有多尺度特征，在10－20a尺度上，高原温度与达索普积累量存在显著的正相关性。通过分析印度季风降水与高原温度之间的相互作用，探讨了达索普积累量对高原温度变化的响应。