青藏高原湖泊蒸发估算方法的比较研究——以纳木错为例

基于青藏高原纳木错湖面2012-2014年日尺度气象观测数据,运用五类水面蒸发模型中的9种经验式估算湖面蒸发量,分别与涡动相关实测值对比分析,优化各公式的参数,进而评价、比较优化后各式的精度和适用性。优化后的Dalton系列估算式精度最高,但要求日尺度数据,且所需参数较多,因而其应用受限;组合模型精度近似Dalton系列公式,适合在气象资料较全时使用;温度-辐射模型和温度-日长模型的精度能达到较高要求,且所需参数少,因而经济简便,是利用常规气象资料估算湖泊蒸发的优良选择;温度模型估算式的精度较差。纳木错季风气候明显,需分季风期和非季风期分别对水面蒸发进行估算,两个时段经验估算式的参数有差异。还分析了纳木错湖面观测点与周边地区四个气象站（当雄、申扎、班戈和那曲）之间常规气象因子的相关关系。其中,太阳总辐射、气温和比湿等存在着较好的线性关系,因而可以在通过线性订正后用于湖泊蒸发估算,不会产生大的误差;但风速的相关性差。     

青藏高原湖泊变化遥感监测及水量平衡定量估算研究进展

青藏高原湖泊是气候变化的重要指示器,20世纪90年代中期以来,在暖湿化环境下降水增多和冰川冻土加速融化导致的湖泊扩张是青藏高原最为突出的环境变化特征。值得注意的是,湖泊水位变化的空间分布特征和西风带及印度季风带影响区的降水量变化具有高度的空间一致性。严酷的自然环境导致对青藏高原内陆湖泊的实地观测变得难以企及,而遥感技术的发展正好可以克服以上局限,该技术已经成为青藏高原湖泊变化监测的主要研究手段。本文围绕遥感监测技术与方法,综述了青藏高原湖泊面积、水量、冰物候、水体参数以及水量平衡定量估算等方面的研究进展。部分研究以流域为尺度应用多源遥感与水文模型进行水量平衡定量评估,结果表明青藏高原内陆地区的湖泊水量增加的主要贡献因素是降水增多,而冰川融化、冻土消融及其他因素的贡献程度却相对较小。当前,学术界一般认为：大尺度的降水年代际变化是青藏高原湖泊近期变化的主要原因,而冰川冻土加速消融又进一步加速湖泊扩张或抑制了部分湖泊收缩。过去,关于青藏高原湖泊变化的气候响应机制研究大多停留在对降水、蒸发、温度、风速、冰冻圈融化等气候因素的定性描述上;现在,在湖泊水量平衡方面,越来越多的研究开始在定量化方面取得进展;将来,随着更多遥感数据的开放共享,以及更多水文与气象站点的投入使用,将为青藏高原湖泊的水量平衡定量研究提供更好的数据条件。     

青藏高原纳木错湖近150年来气候变化的湖泊沉积记录

高海拔地区的纳木错湖是研究过去气候环境变化的理想场所。本文结合附近气象站点实测数据与纳木错浅湖芯的研究结果,筛选出适用的气候环境代用指标,并对当地过去近150年来的气候变化记录进行重建。其结果显示,19世纪50年代至20世纪,以偏暖湿为主;20世纪初至20世纪50年代,该阶段气候总体上呈现出冷干特点,并从20世纪20年代左右逐渐向暖湿气候过渡;20世纪中叶至2005年,这期间气候有一定波动,但整体上以气温上升为主要趋势,在降水略减的情况下湖泊并未出现萎缩,表明气温升高可能导致冰川消融加快从而对入湖径流有一定补给作用。     

西藏纳木错沉积物中单水方解石的发现及成因分析

单水方解石(CaCO3·H2O)是一种少见的含水碳酸盐矿物,具有重要的环境意义,由于不稳定而很少出现.X射线研究发现,纳木错湖底0～258 cm沉积物中存在单水方解石.单水方解石属三方晶系,六方晶胞,a=0.6080 nm,c=0.7536 nm,z=3.单水方解石的形成经过化学沉积过程,Ca2 先与HCO3-相结合,然后再与OH-结合而成Ca- CO3·H2O,反应进行的条件是生成自由能△G<0.根据相关公式计算,蚋木错表层湖水全年都可以形成单水方解石,纳木错湖水pH=9.4,较高的Mg/Ca摩尔比值(10.03～15.03),成水(矿化度为1.7 g/L)、细菌、绿藻、蓝藻、硅藻和介形类等生物的介入成为通过化学沉积形成单水方解石的直接原因,而碱性环境和低温则是该矿物保存的必要条件.单水方解石出现的时间约为AMS 14C 2.06 cal.ka BP,说明此时纳木错湖水盐度增加,湖水开始咸化.     

基于遥感的柴达木盆地湖泊面积变化与气候响应分析

利用MODIS09卫星遥感数据,对比6种水体指数法(NDWI、MNDWI、EWI、NWI、DLWI、MDLWI)的湖泊提取结果,最终采用归一化水体指数法NDWI对柴达木盆地2001—2014年连续14年的湖泊面积进行解译。结合当地气象资料和冰川面积的变化情况,对影响区内湖泊面积变化的因素进行了分析。结果表明,2001—2014年柴达木盆地的湖泊呈先增加后减少的趋势变化。区内<1km2的湖泊个数最多,10~100km2和>100km2等级的湖泊面积所占比例最大,平均分别占总面积的36%和58%。区内湖泊主要分布在海拔低于3 000m的中部平原区。近14年研究区气温整体较高,降水与湖泊面积变化情况一致,蒸发量缓慢减少。区内冰川面积和储量整体呈缓慢减少的趋势,冰川面积与湖泊面积呈显著负相关关系。降水增加、蒸发减少和冰川消融是影响区内湖泊面积变化的根本因素。     

1973-2010年青藏高原西部昂拉仁错流域气候、冰川变化与湖泊响应

采用距离昂拉仁错最近的狮泉河、改则和普兰地区1973-2010年的气象数据和覆盖昂拉仁错流域1973、1976、1990、2000、2001、2002和2009年共7a的Landsat卫星遥感影像提取湖泊变化信息,并选取1976、1990/1992、2001和2009年覆盖全流域的遥感影像分析流域内的冰川变化过程.分析过去近40a内昂拉仁错流域内气候、湖泊和冰川的变化,并探讨了不同时期引起昂拉仁错发生变化的原因.结果表明:昂拉仁错在过去近40a内出现先萎缩后扩张的变化趋势,2000年为转折年,整体的变化趋势为萎缩;流域内冰川在研究时段内一直处于萎缩状态,并持续补给昂拉仁错.分析比较流域附近3个站在气温、降水量和最大潜在蒸发量的变化趋势之后,选用与昂拉仁错流域气候变化最为相近的改则站的气象参数为参照分析引起昂拉仁错湖泊面积发生变化的原因.结果显示,昂拉仁错湖面变化的每个时期内,在气温持续升高、冰川持续消融补给昂拉仁错水量输入的背景环境下,蒸发量和降水量差值的变化主要调控了湖泊面积的变化;区域冰川量的减少与温度持续升高相匹配;当持续增加的冰雪融水与降水量对湖泊水量输入小于流域蒸发量时,湖泊面积萎缩;当冰川冻土随着温度进一步升高而加速融化、流域的降水量逐步上升;当二者的水量输入总和超过流域内蒸发量时,湖泊面积开始扩张.     

青藏三江源区蒸发量遥感估算及对湖泊湿地的响应

青藏三江源区湖泊湿地变化一直以来备受关注,气候因素被认为是湖泊湿地变化的主要影响因素.与温度和降水资料相比,气象站获取蒸发量数据比较困难,而遥感技术却为估算区域地表蒸发量提供了一条新的途径.基于地表能量平衡原理,结合MODIS卫星数据和研究区气象资料,建立三江源区蒸发量估算模型,分析研究区内蒸发分布规律,并探讨温度、降水量、风速和蒸发量之间的相关关系,最后分析蒸发量对源区湖泊湿地变化的响应.研究结果表明:三江源蒸发量呈增加趋势,区域蒸发量随水热、植被覆盖和海拔高度差异而变化;研究区蒸发量受温度和降水量影响较大;蒸发量增大是三江源区湖泊萎缩和湿地退化的主要影响因素.     

遥感反演2000—2020年青藏高原水储量变化及其驱动机制

气候变化对青藏高原的水储量造成显著影响,严重威胁下游地区涉及10亿人口的水资源安全、水灾害防治和水生态保护。本研究集成多源卫星遥感(包括卫星重力、卫星测高、光学影像等)及相关反演融合算法和部分再分析数据,在前期工作基础上延长并生成了2000—2020年青藏高原各类水储量(湖泊、冰川、雪深和雪水当量、总水储量)变化数据,并分析其气候驱动机制。结果表明：(1) 2002—2020年间青藏高原外流区总水储量呈显著下降趋势(-10.90 Gt/a),主要由冰川质量损失主导;内流区总水储量呈显著上升趋势(6.40 Gt/a),其中湖泊水量扩张占主导。(2)青藏湖泊整体呈扩张趋势,并分为3个阶段：2000—2012年为平稳增长期(6.35 Gt/a),2012—2017年为相对稳定期(1.42 Gt/a),2017年后进入快速增长期(10.59 Gt/a);湖泊水量变化与降水量变化一致性较高。(3)藏东南地区的冰川呈快速消融趋势(-4.50 Gt/a),气温升高和降水年际波动是近年来该地区冰川后退的主要原因。(4) 2016—2020年平均雪水当量较2001—2015年呈增加趋势,积雪变化主要受累...     

西藏纳木错现代沉积速率的空间分布特征及近60年来的变化研究

利用<'210>Pb和<'137>Ca方法对采自青藏高原纳木错不同位置的8支岩芯进行了现代沉积速率的研究,其中6支岩芯的<'210>Pb<,ex>比活度变化具有较好的记录,而只有位于湖泊开阔深水区的NMCS08-1岩芯显示了<'137>Cs比活度的蓄积峰.结果显示不同位置岩芯的平均沉积速率具有明显的空间差异,自约195...     

Quaternary Lake Deposits of Nam Co, Tibet, with a Discussion of the Connection of Nam Co with Ring Co-Jiuru Co

Shorelines are widespread and lake deposits and lake geomorphology are well developed on the northern Tibetan Plateau. Through field observations of lacustrine deposits of Nam Co-the highest and largest Quaternary lake in Tibet, the authors found four-step shore terraces composed of sands and clays with well-developed horizontal bedding and 3-12 m, 15-22 m, 25-30 m and 35-45 m higher than the lake surface respectively, lacustrine deposits resting on the bedrocks and 60-150 m higher than the lake surface, and up to -50 levees composed of oblate lakeshore gravels. Moreover they found lacustrine and lakeshore deposits making up the terraces and levees on the bottoms of wide dividing valleys connecting Nam Co with the Rencoyuema, Rencogongma and Jiuru Co northwest of Nam Co (the valley bottoms are 20 m, 90 m and 60 m higher than the above-mentioned three lakes) and on slopes north of it, i.e. terraces II and III of Nam Co. Thus they confirm that Nam Co and Ring Co-Jiuru Co had connected with each other seve     

Major Ion Geochemistry of Nam Co Lake and its Sources, Tibetan Plateau

The major cations and anions from lake water samples and its sources, including glacier snow, precipitation, stream, and swamp water in the Nam Co basin, central Tibetan Plateau, were studied. The concentrations of the major ions varied significantly in the five environmental matrices. Generally, the mean concentrations of most ions are in the order of lake water > swamp water > stream water > precipitation > snow. Rock weathering is the dominant process controlling the chemical compositions of the stream and swamp waters, with carbonate weathering being the primary source of the dissolved ions. The Nam Co lake water is characterized by high Na⁺ concentration and extremely low Ca²⁺ concentration relative to other ions, resulting from evapoconcentration and chemical precipitation within the lake. Comparison with the water chemistry of other lakes over the Tibetan Plateau indicated that Nam Co is located in a transition area between non-saline lakes and highly saline lakes. The relatively low concentration of total dissolved solids is possibly due to the abundant inflow of glacial meltwater and relatively high annual precipitation.     

青藏高原纳木错湖阶沉积的发生特征及环境指示意义

选取的21个湖相沉积物样品分别采自纳木错湖西岸塔吉古日（剖面Nam Co 1）和纳木错湖东北岸的干玛弄附近（剖面Nam Co 2）。按照其发生特征分别将剖面从顶部到底部划分为12个和9个层次,通过分析各个层次沉积物的粒径分布特征、质地组成特点、总有机碳（TOC）、总无机碳（TIC）、总碳（TC）的百分含量、酸度值（pH）、电导率（EC）、含水量等若干环境指示因子。结果显示:无论在比较两个剖面的发生特征,还是环境指示因子特征,剖面Nam Co 1发育程度较剖面Nam Co 2更加发育;通过对测年数据结果分析,两个剖面均形成于晚更新世,并且通过比较各自剖面在垂直方向上的各项环境指示因子的变化趋势,可知纳木错湖流域在晚更新世（约40 ka BP）阶段发生过3次相对明显的冷暖交替过程.     

西藏纳木错湖相沉积的铀系年代学研究

纳木错是西藏海拔最高的大湖,位于藏北内流区东南部.研究中应用铀系全溶样品的等时线技术所测定的纳木错西北岸3个剖面的8个富含碳酸盐湖相沉积物样品的年龄.其实验程序是:先按矿物的粒径将样品分成若干子样品,全溶子样品并分别测试它们的230Th/232Th和234U/232Th比值,然后通过年龄等时线来校正由碎屑物带来的初始钍的影响,从而避免了常用的稀酸淋滤法难于验证的同位素分馏问题.测试结果显示,在等时线上所有数据都有良好的线性关系,表明所获得的年龄数据是合理的.由此可以初步认为,纳木错拔湖47.5 m以上的高位湖相沉积, 形成于90.7±9.9~71.8±8.5 ka B P间的晚更新世早期;而在拔湖42.8 m、27.7 m、23 m、17 m和10.7 m的第六、五、四、三和二级阶地,则分别形成于53.7±4.2 ka B P、41.2±4.7 ka B P、35.2±3.0 ka B P、32.3±4.4 ka B P和28.2±2.8 ka B P左右的晚更新世中晚期.     

西藏纳木错晚更新世以来的湖泊发育

位于藏北高原东南部的纳木错是西藏面积最大(1 920 km2)的湖泊和海拔最高(4 718 m)的大湖.19条剖面的水准测量结果表明,在纳木错沿岸,发育了拔湖1.5~8.3 m、8.3~15.6 m、14.0~19.9 m、18.7~25.8 m、26.0~36.9 m和38.3~47.6 m等6级湖岸阶地和拔湖48 m以上(最高至139.2 m)的高位湖相沉积;在拔湖27 m以下,发育多达8~30条的湖岸堤;而一条明显的湖蚀凹槽则集中出现在拔湖17.5 m~19.8 m的高度上,与纳木错和仁错的分水垭口的高度相当.纳木错沿岸7个剖面中的12个和邻近湖泊的3个富含碳酸盐的湖相或湖滨相沉积的铀系全溶样品的等时线年龄测定结果表明,高位湖相沉积形成于90.7±9.9 ka B P至71.8±8.5 ka B P的晚更新世早期,第六、五、四、三和二级阶地分别形成于53.7±4.2 ka B P、41.2±4.7~39.5±3.0 ka B P、35.2±3.0 ka B P、32.3±4.4 ka B P和28.2±2.8 ka B P的晚更新世中晚期,而与湖蚀凹槽相当的湖滨相沉积则稍早于29.3±2.7 ka B P.因此,本文将纳木错的发育划分为90~40 ka B P间的羌塘古大湖,40~30 ka B P间的外流湖和30 ka B P以来的纳木错等3大阶段.在古大湖阶段,包括纳木错、色林错等藏北高原东南部的一大批现代大中型湖泊,是互相连通的一个大湖,其范围可能超过了现代的内、外流水系(怒江)的分水岭,可称为"羌塘东湖".它或许还与藏北高原中南部和西南部的其它古大湖相连,成为统一的"羌塘湖".     

纳木错高湖面时期的溢流:基于萝卜螺壳体氧同位素及地貌证据

湖泊的古水位及古水文状态的重建是湖泊研究领域最具挑战性的工作之一。本文以纳木错高湖面沉积物为研究对象,利用高湖面沉积中的萝卜螺（Radix）壳体化石,定量重建了纳木错高湖面时期（约4.4~2.2ka）湖水古电导率（Paleo-EC）和古水化学特征（δ¹⁸O_Paleo-water和Sr/Ca_Paleo-water）;进而利用萝卜螺壳体化石δ¹⁸O_shell,并结合古湖岸线地貌证据,讨论了古湖水水文状态。重建结果指示纳木错在高湖面时期湖水的Paleo-EC、δ¹⁸O_Paleo-water和Sr/Ca_Paleo-water的变化范围分别是514~1063μs/cm、-12.0 ‰~-7.8 ‰和0.0002~0.0095。本文证实萝卜螺壳体δ¹⁸O_shell与其宿生湖泊水文状态存在一定的关系。在纳木错高湖面沉积剖面中,萝卜螺化石壳体的δ¹⁸O_shell值指示,纳木错在约距今4.4~2.2ka的高湖面期间可能处于一种间歇性外流状态。此外,基于纳木错古湖岸线分布高程,推测高湖面时期古水位可能高出现今湖面约30m左右;而这一湖面高度高于纳木错流域与仁错流域之间分水岭的高度。因此,萝卜螺壳体化石δ¹⁸O_shell和古湖岸线地貌证据指示,纳木错在该高湖面期间可能存在间歇性外流;外溢湖水注入毗邻的仁错湖。

     

Heavy metals and rare earth elements (REEs) in soil from the Nam Co Basin,Tibetan Plateau

Twenty-eight soil samples collected from the Nam Co Basin, Tibetan Plateau, have been analyzed for heavy metals (Cd, Cr, Ni, Cu, Zn, Pb and Mn), arsenic (As) and rare earth elements (REEs). In addition, for establishing the basic physio-chemical characteristics of the soil, pH, total organic concentration, electrical conductivity, and effective cation exchange capacity were measured. The results indicate that soil in the Nam Co Basin is still at an early alkaline weathering stage (pH = 7.94). Mean concentrations of heavy metals and As decreased as follows: Mn > Cr > Zn > Pb > Ni > Cu > As > Cd. The values of Cd, Cr, As, Pb and REEs in soil from the Nam Co Basin are higher relative to averaged background values over China. The chondrite-normalized diagrams of REEs suggest high REE(ΣLa → Eu)—enrichment, HREE(ΣGd → Lu)—depletion and Eu—depletion. Vertical profiles indicate that both heavy metals (except As) and REEs primarily exist in the surface soil. However, heavy metals and REEs vary in the surface soil between the southern and the northern bank of Nam Co. These differences are controlled mainly by parent materials.     

1980-2005年藏东南然乌湖流域冰川湖泊变化研究

基于1980年地形图和1988年、2001年Landsat数据以及2005年中巴资源卫星数据,对藏东南然乌湖流域1980-2005年25 a来冰川和湖泊的面积变化进行了研究.结果表明:1980-2005年间,冰川面积从496.64 km2减少到466.94 km2,冰川萎缩了29.7 km2,萎缩速率为1.19 km2·a-1 ,萎缩量占冰川总面积的5.98%,冰川面积占流域总面积的比例从22.42%减小到21.08%.区域冰碛湖泊面积则从1980年29.79 km2增大到2005年33.27 km2,湖泊面积扩大了3.48 km2,增加的速率为0.14km2·a-1,扩大面积占湖泊总面积的11.68%,湖泊而积占流域总面积的比例从1.34%增加到11.5%.其中,冰川面积在1980-1988年萎缩速率为1.73 km2·a-1 ,1988-2001年为0.82 km2·a-1和2001-2005年为1.3 km2·a-1.而湖泊面积在1980-1988年扩涨速率为0.11 km2·a-1,1988-2001年为0.12 km2·a-1,2001-2005年为0.27 km2·a-1,湖泊逐年加速扩涨.从流域内的气象数据来看,温度升高,是该区域冰川萎缩的根本原因,湖泊加速扩涨主要受到冰川萎缩,冰川融水量加大的影响.     

班戈错晚第四纪湖泊发育、湖面变化与藏北高原东南部末次大湖期湖泊演化

班戈错是因湖面阶段性下降而于晚更新世末期从母湖色林错东部分离出来的小离湖.2003年5-7月,我们对班戈湖沿岸进行了详细的地貌与第四纪地质调查,湖面高程及6条剖面湖岸阶地的水准测量,并采集了沿岸及邻区的湖相沉积物样品进行U系年龄测定.研究结果表明,班戈错湖岸阶地共6级,其中T1为与色林错分离后所形成,T2至T6的拔湖高...