气象要素影响下雪冰离子淋溶过程研究——以乌鲁木齐河源1号冰川为例

为了更好地理解化学离子在雪坑中的迁移和保存,进一步解释冰芯记录,基于乌鲁木齐河源1号冰川海拔4130 m处的雪冰化学资料,研究了气温和降水与离子淋溶过程的关系.结果表明：气温与离子浓度呈负相关关系,夏季的雪坑离子浓度波动剧烈,冬季的雪坑离子浓度相对稳定.离子浓度随正积温的升高呈指数衰减趋势,当正积温至0℃以上时,离子浓度急剧降低;当正积温升至60℃左右时,离子浓度呈缓慢降低.不同离子的淋溶过程对正积温的响应有所不同,随着正积温的增加,SO₄^2-,NO₃^-,Na⁺,Cl^-,NH₄⁺和Ca²⁺的衰减趋势非常显著,而Mg²⁺和K⁺则呈现无规律性的变化.淋溶因子指出,融水渗浸作用导致雪坑中大部分离子被淋溶;不同离子的淋溶因子也有明显差异,Mg²⁺淋溶因子最小（0.43）,SO₄^2-淋溶因子最大（0.84）,说明Mg²⁺最为稳定,而SO₄^2-最易淋溶.降水对雪坑离子浓度的影响较为微弱,主要通过增加表层雪离子浓度而提升整个雪坑的离子浓度.     

天山乌鲁木齐河源1号冰川pH和电导率记录的现代环境过程

根据天山乌鲁木齐河源地区的一个完整年周期的大气降水样品、１号冰川连续雪坑样品及浅冰芯样品的ｐＨ和电导率资料,初步探讨冰芯ｐＨ和电导率记录的形成过程和影响因素。结果表明,降水沉积后的粒雪化过程和成冰作用过程中样品的ｐＨ和电导率有较大的变化。但两者之间仍基本保持正相关关系。这说明在消融率较大和融水渗浸作用较强的内陆地区。仍可以根据冰芯的ｐＨ和电导率记录合理地区地反演沉积时的大气环境状况。     

乌鲁木齐河源1号冰川冰芯δ^18O记录的现代环境过程分析

据乌鲁木齐地区一个完整年周期的大气降水样品,１号冰川连续雪坑样品及浅冰芯样品的实测δ＾１８Ｏ资料,初步探讨冰芯δ＾１８Ｏ记录的形成过程的影响因素,以及δ＾１８Ｏ与气温之间的关系转变。     

典型海洋型冰川区消融期雪坑层位演变及离子沉积后过程初探

2006年4—7月,在玉龙雪山白水1号冰川消融区(P1)和积累区(P2)分别开挖雪坑连进行续观测,分析了海洋型冰川在消融期雪坑内各层位的物理变化以及各离子的沉积后过程.结果表明:海洋型冰川区雪坑的消融速率远大于大陆型冰川;随着消融的进行,雪坑中各种粒雪成分逐渐向粗粒雪转化,同时冰片数量增多以及含水层加厚,并且向雪坑底部移动.雪坑消融可以分为雪坑内部的细粒雪、中粒雪向粗粒雪转变,雪坑厚度变化不大以及雪坑厚度的快速变薄两个过程,P2处两消融过程转变时间比P1处大约推迟两个月.根据各种离子在P1处雪坑剖面的浓度变化,白水1号冰川积累区的淋溶序列为:K+SO42-NO3-Cl-Ca2+Mg2+Na+.由于海洋型冰川的消融期也是它的积累期,该序列中各离子的顺序不仅反映了融水淋溶作用的影响,同时反映了物质输入对雪坑内离子浓度变化的影响.     

沉积后过程对冰川渗浸带雪坑化学剖面的影响

通过乌鲁木齐河源1号冰川西支典型渗浸带内同一位置先后获取的一个3．0m和一个2．3m雪坑化学剖面的比较，发现沉积后过程不仅能够改变雪层的原始峰谷位置，且能导致不同种类化学记录间的位相差异，在利用高消融地区冰芯记录进行古气候和古环境恢复时，有必要排除沉积后 作用对雪层原始化学记录的干扰作用。     

乌鲁木齐河源1号冰川雪-冰界面含氮离子迁移研究

冰川积累区雪-冰界面附近的化学物质迁移对冰芯记录的形成具有重要意义,为讨论主要含氮离子在这一界面的迁移,本研究基于2004年11月至2006年3月在天山乌鲁木齐河源1号冰川连续采集的64组雪冰样品分析了NO3与NH4+的变化情况.结果表明,雪层底部干季(11月至翌年3月)含氮离子浓度的平均值高于湿季(4-10月)的,而...     

唐古拉山冬克玛底冰川雪层中淋溶作用的初步研究

利用唐古拉山冬克玛底冰川雪坑和表层积雪样品的实测资料，初步探讨本区雪层中离子淋溶作用的特征，影响因素及其对冰芯记录的干扰。研究发现淋溶作用能够对数周至数月时间尺度的雪层记录产生“平滑”作用，但不会影响冰芯记录的长期变化趋势。     

天山东部冰川雪坑离子浓度特征的对比研究——以奎屯河哈希勒根51号冰川和哈密庙尔沟平顶冰川为例

对2004年获取的天山奎屯河哈希勒根51号冰川1个雪坑和哈密庙尔沟平顶冰川4个雪坑的离子浓度特征进行了研究,结果表明:Ca2 、NO3-和SO24-是哈密庙尔沟平顶冰川雪坑雪层和积累区雪坑底部冰中的主要离子(尤其是Ca2 ),其雪层中的主要阳离子关系可在底部冰中得以较好的反映,但雪层中各离子浓度与海拔的相关性不明显,可能与海拔的跨度较小和挖取的雪坑较疏有关;雪坑底部冰中的离子浓度与海拔间明显的相关性说明淋融作用随着海拔升高、气温降低而逐渐减弱。SO24-和Ca2 是奎屯河哈希勒根51号冰川雪坑中的主要离子(尤其是SO42-),其雪坑离子化学特征与哈密庙尔沟平顶冰川差别较大,可能与哈密庙尔沟平顶冰川处于塔克拉玛干沙漠、古尔班通古特沙漠和鄯善沙漠的下风向相关,还可能与雪层内淋融作用的强弱和沉积通量的高程效应有关。哈密庙尔沟平顶冰川积累区雪坑中NH4 、NO3-和K 的Cs/Ci较Ca2 、Mg2 和Na 要大,奎屯河哈希勒根51号冰川Na 和NH4 的"雪冰比"较Cl-、SO42-、Mg2 和Ca2 要大,说明这两条冰川雪坑中的Ca2 和Mg2 信号较其它离子可能更易于在冰芯记录中保存下来,为冰芯研究和古气候记录的恢复提供了保障。     

天山乌鲁木齐河源1号冰川雪层中NO_3~-的演化过程

根据2004年11月至2005年10月在天山乌鲁木齐河源1号冰川积累区采集的雪坑样品研究发现,雪层中NO3-平均浓度存在季节性变化特征,湿季（4~10月）的NO3-浓度明显低于干季（11月至次年3月）。特别是在春季,在雪层上部出现的浓度峰,经过夏季淋溶改造,稀释并合并为稳定的浓度峰;雪层中各浓度峰普遍处于向下迁移的过程...     

乌鲁木齐河流域径流增加的事实分析

对应于新疆气候转型过程,天山乌鲁木齐河流域径流呈现了明显的增加趋势.河源区1号冰川水文点、跃进桥水文站及出山口英雄桥水文站径流在20世纪80年代中期以后均呈现出非常明显的增大趋势,但其增加过程的转折时间不尽一致.乌鲁木齐河源1号冰川径流在1997年发生了明显的突变,主要是由于强烈的升温过程导致了冰川的强烈消融和河源区降水的连续增加双重因素叠加的结果;跃进桥水文站径流年际趋势同步和相似于河源区1号冰川水文点径流的变化.初步分析表明:径流增加的主要原因是高山区降水的显著增加,而流域内降水明显增加的区域在高山带及山前平原区,中、低山带降水的增加趋势不是非常显著.     

西南极乔治王岛冰芯研究——冰雪层定年、微粒记录及离子迁移

在分析南极乔治王岛冰帽大冰穹顶部降水和成冰条件的基础上,利用冰芯上部层物理特征参数确定的5个年层及其附近气象站相应的降水记录,结合多年降水资料将大冰穹45m冰芯划分为15个年层.应用此年层剖面,证实了微粒含量的两个异常峰值分别对应于1987年Deception岛和1980年的SealNunataks两次火山喷发.乔治王岛冰帽属于温性冰帽,大、小冰穹冰芯阴阳离子受沉积后融水渗浸淋溶作用的影响.对冰芯阴阳离子的淋溶次序分析显示,大冰穹为SO₄^2->Mg²⁺>Ca²⁺>K⁺>Cl^->Na⁺>NO₃^->Br^-,而小冰穹为Mg²⁺>Ca²⁺>SO₄^2->K⁺>Cl^->Br^->Na⁺.     

青藏高原冰川内部富含水冰层的发现及其环境意义

基于青藏高原昆仑山玉珠峰冰川Core 1冰芯钻取过程中所获得的相关资料,揭示出在该冰芯钻取点处的冰川内部34.34~34.64 m深度段存在一个富含水冰层,其未冻水(液态水)具有承压性质,水头高度至少可达到8.54 m. 该富含水冰层的存在不仅对冰川温度场带来了极大的影响,而且使该层中δ¹⁸O记录趋于均一化. 通过分析,揭示出该富含水冰层中可溶杂质离子浓度明显高于其上部冰层中的可溶杂质离子浓度,这是富含水冰层在形成初期其上部粒雪层融水下渗所引起的可溶杂质离子淋溶的结果. 同时,研究表明玉珠峰冰川粒雪中可溶杂质离子的优先淋溶顺序为NO₃^-> Mg²⁺> Na⁺> Cl^-> K⁺> SO₄^2-> Ca²⁺> NH₄⁺. 提出可利用最易淋溶离子的浓度与最不易淋溶离子的浓度之比值,来判断冰雪层中可溶杂质离子浓度峰值是否与淋溶有关. 结合青藏高原其他地点冰芯钻取过程中发现的富含水冰层状况,认为青藏高原冰川内部富含水冰层不是在整个冰川区域内呈层状分布,而是在冰川内部呈透镜状分布. 冰川内部富含水冰层的存在,表明其形成初期气候相对较暖. 最后,阐明了青藏高原冰川中富含水冰层的形成机理与演化过程,并预测了其潜在的灾害效应.     

1844 AD以来珠穆朗玛峰地区大气环境变化高分辨率冰芯记录

根据珠穆朗玛峰东侧东绒布冰川海拔6450 m处长度为80.36 m的冰芯1886个样品的δ¹⁸O与主要离子浓度资料,研究了1844 AD以来珠穆朗玛峰地区大气环境在季节及年际尺度上的变化特征.结果表明:δ¹⁸O与Na⁺、K⁺和Cl^-相关不明显,与Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-、NO₃^-和NH₄⁺具有较强的相关性.据相关分析及因子分析的结果,可以把8种主要离子分成5组来研究,它们主要表现为:海盐离子Na⁺可反映印度夏季风强弱变化;K⁺和Cl^-在一定程度上可以反映印度等南亚地区生物质燃烧量的变化;陆源Ca²⁺和Mg²⁺离子表现为春季的峰值和夏季的低值,冬春季高浓度的Ca²⁺和Mg²⁺可能主要来自南亚的塔尔沙漠,以及西亚的干燥少雨的高原地区,或更遥远的北非撒哈拉沙漠,同时,青藏高原本身也可能是一个重要的沙尘源区;NO₃^-和SO₄^2-离子浓度表现出高频的季节变化特征,存在春季的峰值和夏季的低值,20世纪70年代初期至90年代初期,NO₃^-和SO₄^2-离子浓度一直维持在较高的水平;NH₄⁺浓度在20世纪40年代以来的大幅度上升可能是世界大战后,社会趋于稳定,南亚地区农业迅速发展而大量使用化学肥料的结果.     

秦岭主峰太白山北麓降水化学特征分析

利用太白山北麓2011年12月-2013年7月共39次降水样品数据资料, 定量分析了该区域降水化学的特征和时间变化规律. 结果表明: 太白山北麓地区降水中, 除常量离子Na⁺、NH₄⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、F^-、Cl^-、SO₄^2-、NO₃^-外, CO₃^2-、HCO₃^-、PO₄^3-及低分子有机酸也占有相当比例. 研究区降水常量离子浓度的顺序依次为: NH₄⁺ > SO₄^2- > Ca²⁺ > NO₃^- > Na⁺ > Cl^- > Mg²⁺ > K⁺ > F^-, 离子总浓度表现出明显的季节变化: 夏季(轻度污染) < 秋季(中等污染) < 春季(严重污染) < 冬季(极重污染). 利用因子分析法得出太白山北麓地区降水组分主要有三种来源; Na⁺、Cl^-、Mg²⁺、Ca²⁺主要来自地壳源, SO₄^2-、NO₃^-、NH₄⁺主要来自人为源, K⁺和F^-主要由海盐源和人为源共同贡献. 根据Hysplit 后向气流轨迹分析, 得出不同路径气团降水离子组分不同: 受地形等因素影响, 北方路径的气团比南方路径气团离子总浓度较高; 受土壤类型影响, 西北方向气团降水Na⁺、Mg²⁺、Ca²⁺浓度较高; 受人为活动影响, 东北方向SO₄^2-、NO₃^-、NH₄⁺浓度较高.     

希夏邦马峰抗物热冰川离子淋溶作用对冰芯记录的影响(英)

The ion elution process has a severe effects on the formation of ice core record, which is discussed on the results of ice core record from kangwure Glacier, Xixabangma Peak.     

沙尘暴对天山托木尔峰青冰滩72号冰川环境的影响

基于沙尘暴发生前后在天山托木尔峰青冰滩72号冰川末端采集的7个大气气溶胶样品和在水文断面采集的9个融水径流样品,探讨了沙尘暴事件对天山冰川区大气环境和水环境的影响。结果表明,Ca²⁺和SO₄^2-是青冰滩72号冰川大气和融水径流的主要离子,当沙尘暴发生时,这两种介质中的离子浓度显著升高,而且升高存在同时性。由于影响因素不同,浓度随时间变化的趋势不同,大气环境对沙尘事件的响应能力强,水环境则对温度变化的响应能力更强。通过相关性分析和主成分分析认为,青冰滩72号冰川大气中Ca²⁺、Mg²⁺、Na⁺、K⁺、Cl^-和SO₄^2-主要以自然源为主;NO₃^-和NH₄⁺则以人为源为主。轨迹分析发现,由源于东欧、西伯利亚经中亚南下的冷气团引发的大风降温天气以及区域沙尘暴对冰川区环境有显著影响。     

中国首次北极科学考察沿线气溶胶可溶性成分的分析

中国首次北极科学考察沿线采集的大气气溶胶样品可溶性成分分析表明,大气气溶胶的平均载量为195neq·m^-3,Na⁺和Cl^-的贡献为0%,NH₄⁺和SO₄^2-的贡献为27%,nssSO₄^2-对SO₄^2-的贡献为8%.气溶胶中阴、阳离子总量基本相当,大气环境呈中性.气溶胶中可溶性成分具有较强的纬度变化特征.根据离子的变化态势可将离子分为3大类,即1)Na⁺,Cl^-,SO₄^2-,K⁺,Mg²⁺,Ca²⁺;2)NH₄⁺,NO₃^-;3)MSA.Na⁺和Cl^-具有较好的线性关系,Cl^-/Na⁺的当量浓度比为1.01,小于其在海水中的比值1.1.NH₄⁺和NO₃^-的浓度随纬度的增加呈现减少的趋势,说明在低纬度近海岸地区人类活动的污染相当强烈.MSA的浓度在白令海区出现高值,与Shemya(52°N,174°E)站夏季浓度1.79±0.83neq·m^-3(170±79ng·m^-3)相当.通过与不同海区夏季释放DMS的通量对比,进一步证明了低温有利于DMS向MSA的转化.     

大气甲烷的冰芯记录

冰芯包裹气体的提取分析提供了历史时期大气CH₄含量变化最直接的信息.“三极(南极、格陵兰及青藏高原)”冰芯的大气甲烷记录的恢复,刻画了自然变化时期大气CH₄含量的详细变化情景及不同纬度间的变化差异,并以此可进一步分析大气CH₄含量变化与气候变化的关系以及陆地CH₄排放随时间的变化特征.冰芯研究揭示,工业革命以来大气CH₄含量的急剧增长及其现阶段的大气含量是过去几十万年来任何气候变化时期从未发生过的.     

Weathering processes in the Indus River Basin: implications from riverine carbon, sulfur, oxygen, and strontium isotopes

This study deals with the major ions and isotope systematics for C, O, S, and Sr in the Indus River Basin (IRB). Major ion chemistry of the Indus, and most of its headwater tributaries, follow the order Ca²⁺>Mg²⁺>(Na⁺+K⁺) and HCO₃⁻>(SO₄²⁻+Cl⁻)>Si. In the lowland tributaries and in some of the Punjab rivers, however, (Na⁺+K⁺) and (SO₄²⁻+Cl⁻) predominate. Cyclic salts, important locally for Na⁺ in dilute headwater tributaries, constitute about 5% of the annual solutes transported by the Indus. Weathering of two lithologies, sedimentary carbonates and crystalline rocks, controls the dissolved inorganic carbon (DIC) concentrations and its carbon isotope systematics throughout the Indus, but turbulent flow and lower temperatures in the headwaters, and storage in reservoirs in the middle and lower Indus promote some equlibration with atmospheric carbon dioxide. Combined evidence from sulfur and oxygen isotopic composition of sulfates refutes the proposition that dissolution of these minerals plays a significant role in the IRB hydrochemistry and suggests that any dissolved sulfates were derived by oxidation of sulfide minerals.

In the upper Indus, silicate weathering contributes as much as 75% (or even higher in some tributaries) of the total Na⁺ and K⁺, declining to less than 40% as the Indus exits the orogen. In contrast, about two-thirds of Ca²⁺ and Mg²⁺ in the upper Indus (over 70% in some tributaries) and three-fourth in the lower Indus, are derived from sedimentary carbonates. The ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ratios tend to rise with increasing proportions of silicate derived cations in the headwater tributaries and in the upper and middle Indus, but are out of phase or reversed in the lower Indus. Finally, close to the river mouth, the discharge weighted average contribution of silicate derived Ca²⁺+Mg²⁺ and silicate derived Na⁺+K⁺ are, respectively, about one-fourth and two-thirds of their total concentrations.     

Positive Ion Contained in Tamarix Cone Sedimentary Veins and Climatic and Environmental Change in Southern Region of Taklimakan Desert

Based on the research on Tamarix cone sedimentary veins in three different places which are Andier Ancient City, Andier Meadow, and Damagou Township in the southern region of the Taklimakan Desert, the relationship between the characteristics of the positive ion content in Tamarix fallen leaves and climatic change during the past 400 years is systematically analyzed. The results show: the order of four kinds of positive ion content’s change range in three sampling sites is Ca²⁺> K⁺> Mg²⁺> Na⁺. The correlation coefficient between Ca²⁺ content and the total positive ion content is higher, which indicates that Ca²⁺ content or the total positive ion content can reflect the change trends. There is an inverse correlation between positive ion content in Tamarix fallen leaves and the local temperature. According to the change of positive ion content, the climate in the southern region of the Taklimakan Desert can be divided into cold and warm periods during the past 400 years, among which the period of 1590-1691 is warm period, of 1692-1896 is cold period (warm fluctuations are 1799-1808,1825-1829,1878-1881,1887-1891), of 1897-2010 is warm period (cold fluctuations are 1939-1941,1992-1998); Precipitation has a poor correlation with the positive ion content; There is a better correspondence between the changes of positive ion content and the regional flood events. This research provides a kind of research method for the environmental evolution in the southern region of the Taklimakan Desert,and it is of great help to environmental change research of the arid desert regions. It has further perfected the feasibility of using positive ion content in Tamarix cone sedimentary veins to reveal the environmental change, and fills up the blank of high resolution climatic change during the past 400 years in the southern region of the Taklimakan Desert.