天山的冰川现状与未来气候趋势

天山东段哈密庙儿沟、乌鲁木齐河源冰川;中段卡拉格玉格冰川和阿克希拉克山地冰川;西段图尤克苏冰川及其他冰川,本世纪40年代起一直处于退缩状态(较少冰川例外)。冰川物质平衡观察显示出80年代比以前突出的亏损。反映了中亚天山地区气候干暖趋势增强。应用新疆气候、水文和树木年轮研究成果综合分析,预测2000年新疆天山地区气候将出现降水偏多、气温维持平均值或略有下降的趋势。     

三十年来新疆冰川研究

新疆阿尔泰山、天山和昆仑山是我国现代冰川分布最广泛的地区,古冰川遗迹也很明显、典型。冰川不但是这些山区气候的产物,而且是新疆重要的环境因子和水源。因此,新疆的冰川研究具有科学理论和生产实际的双重意义。1958年,中国科学院高山冰雪利用研究队的成立,标志着我国冰川专门考察的开始。此后不久,我国开展新疆冰川研究,至今已有30年历史。     

新疆境内的泥石流

本文在概述泥石流学基本问题的基础上,讨论了新疆境内泥石流的发生与制约因素,由于新疆泥石流受水源的制约,主要形成了冰川泥石流和暴雨泥石流两大类。其分布由北而南,依次是阿尔泰山及其山麓和塔城盆地;天山及其南北麓;阿尔金山与昆仑山及其北麓三大区域。并针对新疆泥石流灾害提出了防治的原则和方法。     

中国西部冰川冰尘的粒度及矿物组成

利用Mastersizer 2000型激光粒度分析仪和X-射线衍射仪分析了新疆木扎尔特冰川、唐古拉山小冬克玛底冰川、东昆仑山玉珠峰冰川和祁连山七一冰川冰尘的粒度组成和矿物特征。结果表明,这4条冰川冰尘的粒度组成以粉砂(2~63μm)为主,占62.32%~86.46%;粘土(2μm)含量最低,占2.77%~7.40%。平均粒径的顺序依次是:木扎尔特冰川(84.96±45.14μm)玉珠峰冰川(38.96±13.94μm)小冬克玛底冰川(34.76±11.41μm)七一冰川(20.21±15.81μm)。矿物成份分析表明,冰尘中的碎屑矿物含量高于粘土矿物,主要以石英和长石为主。除木扎尔特冰川之外,其他3条冰川冰尘中的伊利石含量在粘土中最高。七一冰川的伊利石和高岭石含量都高于玉珠峰冰川和小冬克玛底冰川。伊利石和高岭石等均为铝硅酸盐的风化分解产物,来源于陆源物质。伊利石和高岭石含量自东向西减少,说明木扎尔特冰川冰尘主要来自寒冷环境下岩石经过的物理风化而非化学风化形成的局地粉尘。其他3条冰川冰尘除局地来源外,还有一部分是陆源物质经一定距离搬运后物理风化分解而成。     

天山奎屯河哈希勒根51号冰川变化监测结果分析

哈希勒根51号冰川位于新疆奎屯市以南的天山依连哈比尔尕山北坡,即奎屯河上游支流哈希勒根河源区。1999年8月,在该冰川上布设了用于冰川变化观测研究的测杆18根;同时,在冰川外围测定了2个基本控制点和3个冰川末端变化观测控制点,运用GPS和全站仪等观测技术及测杆实测等方法,对该冰川进行了末端和运动速度变化的首次观测。嗣后,每年的8月底～9月初进行了重复观测;并在2000年和2006年对该冰川进行了测量制图。通过实测资料分析并对比20世纪60年代冰川状况,结果表明:42年来冰川末端累计退缩了84.51 m,其中,1964-1999年间退缩了49.00 m,年平均退缩量为1.40 m/a;1999-2006年间退缩了35.51 m,年平均退缩量5.07m/a。冰川面积减少了0.123 km~2或8.3%,其中,1964-2000年间减少了0.083 km~2;2000-2006年间减少了0.040 km~2。明显地反映出冰川末端退缩加剧和冰川面积减少增大的趋势。冰川年平均运动速度在1.53～3.05 m/a之间,并有逐年减小的趋势。     

1959-2008年新疆阿尔泰山友谊峰地区冰川变化特征

 利用1959年地形图、2008年ASTER数字遥感影像及数字高程模型,在地理信息系统技术支持下分析了新疆阿尔泰山友谊峰地区冰川的变化特征。研究表明：1959-2008年该区冰川整体呈萎缩趋势,且变化幅度相对较大。相对于1959年,2008年冰川面积和数量分别变化-32.5%和-27.9%。其中,小于1 km2的冰川面积平均变化率为-66.7%,面积小于0.5 km2的冰川面积变化率大于-70%,面积大于1 km2以上的冰川面积变化率为-35.0%,1~5 km2的冰川面积变化率为-27.9%。冰川末端平均后退253 m,末端退缩比例为-18.3%,且南坡冰川末端变化率大于北坡。分析发现,研究区冰川面积亏损较大主要缘于该区小冰川分布数量较多（面积小于1 km2的冰川数量达75%),对气候变化的响应较为敏感。     

基于第二次冰川编目的中国冰川现状

以2004年之后的Landsat TM/ETM+和ASTER遥感影像为基础,参考第一次中国冰川目录及其他文献资料,经过影像校正、自动解译、野外考察、人工修订、交互检查和成果审定等技术环节,完成占全国冰川总面积85.5%的现状冰川编目,确定中国目前共有冰川48571条,总面积约5.18×10⁴βkm²,约占全国国土面积的0.54%,冰川储量约4.3~4.7×10³βkm³。中国冰川数量和面积分别以面积<0.5βkm²的冰川和面积介于1.0~50.0βkm²的冰川为主,面积最大的冰川是音苏盖提冰川（359.05βkm²）。中国西部14座山系（高原）均有冰川分布,其中昆仑山冰川数量最多,其次是天山、念青唐古拉山、喜马拉雅山和喀喇昆仑山,这5座山系冰川数量占全国冰川总数量的72.3%;冰川面积和冰储量位列前3位的山系分别为昆仑山、念青唐古拉山和天山,尽管喀喇昆仑山冰川数量和面积均小于喜马拉雅山,但前者冰储量高于后者。从冰川海拔分布来看,海拔4500~6500βm之间是冰川集中发育区域,约占全国冰川总面积的4/5以上。冰川资源在各流域分布差异显著,东亚内流区（5Y）是中国冰川分布数量最多、面积最大的一级流域,约占全国冰川总量的2/5以上;黄河流域（5J）是冰川数量最少、规模最小的一级流域,仅有冰川164条,面积126.72βkm²。新疆和西藏的冰川面积和冰储量约占全国冰川总面积的9/10。     

近50年来祁连山冰川变化——基于中国第一、二次冰川编目数据

基于修订后的祁连山区第一次冰川编目(1956-1983年)和最新发布的第二次冰川编目数据(2005-2010年),对祁连山区冰川变化进行分析。结果表明:1祁连山区现有冰川2684条,面积1597.81±70.30 km2,冰储量约84.48 km3。其中,甘肃省和青海省各有冰川1492条和1192条,面积分别为760.96 km2和836.85 km2。2祁连山区冰川数量和面积分别以面积1.0 km2的冰川和面积介于1~5 km2的冰川为主;冰川平均中值面积海拔为4972.7 m,并自东向西由4483.8 m逐渐上升为5234.1 m。3疏勒河流域冰川面积和冰储量最大,占祁连山冰川总量的31.91%和35.11%;其次是哈尔腾河流域,巴音郭勒河流域冰川面积最小,为2.20 km2;黑河流域是祁连山区冰川平均面积最小的四级流域,冰川平均面积仅0.21 km2。4近50年间祁连山冰川面积和冰储量分别减少420.81 km2(-20.88%)和21.63 km3(-20.26%)。面积1.0 km2的冰川急剧萎缩是该区冰川面积减少的主要原因,海拔4000 m以下山区冰川已完全消失,海拔4350~5100 m区间冰川面积减少量占冰川面积总损失的84.24%。冰川数量和面积在各个朝向均呈减少态势,其中朝北冰川面积减少最多,朝东冰川面积减少最快,而西北朝向冰川变化最为缓慢。5祁连山冰川变化呈现明显的经度地带性分异,东段冰川退缩较快,中西段冰川面积减少较慢。     

气候变暖对新疆降水和径流影响分析

全球气候变暖对新疆气候产生了较大的影响，在升温的背景下从20世纪80年代以来本区的降水量、冰川储量、地表径流、地下水资源发生了较大的变化：全区降水总量增加，冰川物质平衡以负平衡为主，局部地区地表径流量明显增加。对比分析不同地区降水量的变化情况，发现新疆不同地区的降水量变化情况存在明显差异，且尚难判断全区降水量是否有稳定增加的趋势。通过对已有资料的分析计算，对比冰川加速消融和降水量增加对本区地表径流增大的贡献，表明引起局部地区地表径流显著增加的主要原因是冰川加速消融。气候变暖打乱了本地的水平衡，使本地洪水和干旱灾害有加剧趋势。     

塔里木河流域冰川变化及其对水资源影响

在近一个世纪以来全球变暖趋势显著的背景下,1980年代中后期以来新疆等地区的降水、出山径流出现持续增加现象,冰川也呈加速萎缩状态。作者从区域冰川研究入手,研究在这种气候暖湿转变背景下,塔里木河流域冰川变化的响应及其影响。通过应用大比例尺地形图、高分辨率卫星遥感影像及航空摄影照片获得了塔里木河流域3000多条冰川1960年代初以来的变化,表明该流域近30多年来冰川呈总体萎缩状态,冰川退缩已给塔里木河流域水资源变化带来了明显的影响。     

玉龙喀什河源区32年来冰川变化遥感监测

根据航空相片、地形图、遥感影像数据分析了玉龙喀什河源区的冰川变化,结果表明,1970~2001年本区冰川总体上以稳定冰川的数量占多数,但由于部分冰川的退缩使得整个研究区的冰川表现为萎缩的趋势。1970~1989年冰川规模有扩大的趋势,冰川面积、储量分别增加了1.4 km²、0.4781 km³,约占1970年研究区相应总量的0.12%、0.19%;而1989~2001年的冰川面积、储量分别比1970年减少了0.5%、0.4%,是西北干旱区冰川面积变化幅度最小的区域。分析认为该区域1970~1989年冰川扩大可能与该地区的冰川对20世纪60年代末温度降低、降水量增加有10~20年滞后响应有关;1989~2001年冰川退缩,主要受温度快速上升影响,而丰富的降水对冰川退缩起到缓冲的作用。     

北极Svalbard地区Austre Lovénbreen和Pedersenbreen冰川表面物质平衡和运动特征分析

对位于北极Svalbard群岛新奥尔松(Ny-lesund)的Austre Lovénbreen和Pedersenbreen冰川首个物质平衡年(2005/06年度)的冰川表面物质平衡及其运动特征进行研究,并阐述了Austre Lovénbreen冰川末端位置的变化状况。结果表明:(1)Austre Lovénbreen和Pedersenbreen冰川净物质平衡分别为-0.44和-0.20m w.e.,年消融量分别为0.99和0.94m w.e.,对应冰川零平衡线高度分别为478.10和494.87m。(2)两条冰川符合Svalbard地区跃动冰川运动的特征模式。运动速度矢量的水平分量表现为:向主流线辐合或平行于主流线。下游运动速度较慢,而在中上游运动相对较快。Austre Lovénbreen冰川表面各观测点的运动速度平均值为2.28m·a-1,运动速度最大值和最小值分别为3.91和0.81m·a-1;Pedersenbreen冰川表面观测点运动速度平均值为6.74m·a-1,运动速度最大值和最小值分别为8.13和5.49m·a-1。运动速度矢量的垂直分量表现为:消融区冰川消融量随海拔升高而减弱,Austr...     

中喀喇昆仑布拉尔杜冰川近期跃动分析

喀喇昆仑山分布有众多的跃动型冰川,跃动机理存在异质性。使用Landsat、Sentinel-1A、TSX/TDX等多源遥感数据,获取了中喀喇昆仑布拉尔杜冰川在跃动期间冰川表面高程和表面流速变化。结果表明：布拉尔杜冰川从2006年开始,流速逐渐增加;到2013年之后进入快速运动期,最高流速可达4.9 m·d^-1;2015年8月底,冰川表面速度急剧下降,随后保持较低的流速至2016年1月,而后流速再次增加,到同年2月初便进入平静期。2000—2014年冰川主干中上游有明显隆起,而冰川接收区明显减薄,最大减薄达89 m;2014—2018年冰川主干中上游以及各支流均有不同程度的减薄,冰川主干的接收区高程显著增加,最大增厚120 m。根据冰川表面高程变化以及流速变化的特征,认为布拉尔杜冰川的支流引发了此次跃动,且本次跃动受水文机制的影响较大;结合现有的数据和文献,推断布拉尔杜冰川的跃动间隔约为40 a;为喀喇昆仑冰川跃动研究提供更多的实例,也可为此区域冰川灾害预警研究提供参考。     

天山东部喀尔里克山峰区的冰川作用

喀尔里克山和巴尔库山位于新疆哈密地区天山最东端。山势较为低缓,海拔一般在4000米左右。高山地带固态降水的长期积累,发育了现代冰川。雪冰融水孕育着河流下游片片绿洲。峰区现代冰川的分布呈现大集中、小分散的特征。悬冰川115条,占冰川总数的50％以上,广泛地悬挂在两山的南北坡。长度在3公里以上的较大冰川有24条,其中96％分布在喀尔里克山,而且集中于东径94°16′—34′之间的南坡。为了进一步揭示我国天山东部冰川作用的特征,我们选择喀尔里克峰区进行有关问题的讨论。     

博斯腾湖流域山区地表径流对近期气候变化的响应

近年来,在全球和区域气候变化影响下,新疆博斯腾湖主要产流区开都河出山径流呈现异常波动,引起气候变化研究的关注.鉴于产流区复杂地形和径流补给特征以及传统观测资料的不足,借助雷达、微波及可见光等多源遥感数据从山区降水、积雪和冰川等方面与出山径流变化关系进行比较来揭示径流突变原因.结果表明,产流区平均径流深与降水量关系的转变是引起出山径流异常波动直接原因;进一步的冰川变化分析显示,径流深的波动主要由冰川融水径流变化引起:20世纪80年代中期后的温度上升加速了山顶冰川消融,导致1987～2002年的径流增加和湖泊水位升高;1984～2000年间,流域山顶冰川面积消退近40%,随着分布在较低海拔,对温度升高最敏感的中小冰川的消失,冰雪消融带来的径流增加效应开始减弱;2002年后,在流域气温、降水等变化并不显著的情况下,出山径流量却急剧降低,反映了特定冰川分布条件地区在气候变暖中融水径流先升后降的现象.     

2000—2014年喀喇昆仑山音苏盖提冰川表面高程变化

喀喇昆仑山区冰川由于存在正物质平衡或跃动、前进现象,被称之为“喀喇昆仑异常”,不过该地区冰川变化差异显著,尤其是大型表碛覆盖冰川,呈现与其他类型冰川明显的差异性响应,为理解喀喇昆仑冰川异常的机理,冰川尺度的详细变化研究十分必要。音苏盖提冰川位于喀喇昆仑山乔戈里峰北坡,是中国面积最大的冰川,是典型的大型表碛覆盖冰川。通过应用TanDEM-X/TerraSAR-X（2014年2月）与SRTM-X DEM（2000年2月）的差分干涉测量方法计算音苏盖提冰川表面高程变化,并结合冰川表面流速对冰川表面高程变化和跃动进行分析和讨论。结果表明：2000—2014年音苏盖提冰川表面高程平均下降了1.68±0.94 m,即冰川整体厚度在减薄,年变化率为-0.12±0.07 m·a^-1。冰川表面高程变化分布不均,其中南分支（S）冰流冰川整体减薄较为显著,冰川南分支冰流运动速度较快,前进/跃动的末端占据了冰川的主干,阻滞原主干冰川物质的向下运移（跃动）,导致原主干冰舌表面高程上升;冰川厚度减薄随着海拔升高先下降后保持稳定,同时呈现一定的波动性;低海拔表碛区域消融大于裸冰区,可能存在较薄表碛,因热传导高、覆盖大量冰面湖塘和冰崖存在,加速了冰川消融;在坡度小于30 °的区域,冰川厚度减薄随着坡度的减小而加剧;坡向朝南冰川厚度略微增加（0.01 m）,西南坡向冰川厚度略微减薄（-0.03 m）,其他坡向冰川厚度减薄明显。近14 a来,表碛覆盖的音苏盖提冰川表面高程整体下降表明物质处于亏损状态,冰川跃动导致局部冰川表面高程的增加。     

基于多源遥感数据的中山站附近地区冰架和冰川变化监测

南极冰架和冰川的变化是全南极动态变化的主要过程之一。利用MODIS L1B级250 m分辨率数据和Landsat陆地卫星15 m分辨率数据,针对不同尺度试验区域,分别监测2000—2016年间中山站附近地区的埃默里冰架、极时代冰川、极记录冰川和达尔克冰川的动态变化过程,并对试验区的动态变化进行分析。结果表明,埃默里冰架在近16年间一直处于向外扩展状态,前缘年扩展速率和扩展面积量较为稳定;极时代和极记录冰川不断向海洋流动,极时代冰川于2007年发生大型崩解,而极记录冰川前端的冰山在2014年发生崩解,冰山面积逐年递减,于2016年完全漂离冰川前缘;达尔克冰川则在监测年份内呈现出了交替性扩展和崩解的变化规律。     

1990-2019年贡嘎山地区典型冰川表碛覆盖变化及其空间差异

表碛覆盖型冰川是中国西部较为常见的冰川类型。表碛层存在于大气—冰川冰界面,强烈影响大气圈与冰冻圈之间的热交换。表碛厚度的空间异质性可极大地改变冰川的消融率和物质平衡过程,进而影响冰川径流过程和下游水资源。基于Landsat TM/TIRS数据,运用能量平衡方程反演了贡嘎山地区冰川表碛厚度,研究了贡嘎山地区冰川在1990—2019年间表碛覆盖范围及厚度变化情况,同时对比了东西坡差异。结果表明：① 贡嘎山地区冰川表碛扩张总面积达43.824 km²。其中,海螺沟冰川扩张2.606 km²、磨子沟冰川1.959 km²、燕子沟冰川1.243 km²、大贡巴冰川0.896 km²、小贡巴冰川0.509 km²、南门关沟冰川2.264 km²,年均扩张率分别为3.2%、11.1%、1.5%、0.9%、1.0%和6.5%;② 海螺沟冰川、磨子沟冰川、燕子沟冰川、大贡巴冰川、小贡巴冰川、南门关沟冰川表碛平均增厚分别为5.2 cm、3.1 cm、3.7 cm、6.8 cm、7.3 cm和13.1 cm;③ 西坡冰川表碛覆盖度高,表碛覆盖年均扩张率低,冰川末端退缩量小;东坡冰川表碛覆盖年均扩张率高,但表碛覆盖度总体低于西坡,冰川末端退缩量大。     

公格尔九别峰冰川跃动无人机灾害监测与评估

由气候变暖引起的新疆山区冰川灾害事件近年来有增加的趋势,开展冰川灾害监测对保障下游居民安全和道路通行具有重要的意义。以无人机航空摄影测量的高分正射影像和数字高程模型为数据源,结合实地考察资料开展公格尔九别峰北侧冰川跃动灾害监测研究,并分别对房屋受灾、地质滑坡、堰塞湖和冰川移动体积等灾害信息进行调查与评估。研究发现,无人机可实现对灾害信息的精准制图和全面调查分析。由于冰川快速向下滑移造成冰川下部快速抬升,从冰川滑落的冰石碎块造成冰川周边的16处房屋畜舍损毁和3处地质滑坡。抬升的冰川由于碰撞和挤压逐渐碎裂,在低洼的地带形成6个堰塞湖。与2007年地形图相比,九别峰北部冰川跃动区域面积7.27 km2,冰川平均抬升高度32.3 m,并且从上到下逐渐增加,最高处达97.7 m,进而研究区内冰川体积增加2.35×108m3。本次冰川跃动造成的灾害损失相对轻微,然而现阶段冰川仍处于快速跃动的形态,对下游的安全存在潜在的风险。未来仍需进一步开展冰川跃动、冰崩及堰塞湖定点监测和灾害预报预警。     

库木库里盆地地貌掠影

库木库里盆地位于新疆若羌县南部,是昆仑山中最大的封闭性高位山间盆地。这里地貌类型众多,有常见的冰川地貌,冰缘地