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.     

中国境内冰川成冰作用的研究进展

冰川是由降雪积累形成,具有一定规模且运动着的自然冰体,是气候变化最敏感的指示器。从雪演化成冰的过程、机理和结果统称为成冰作用。成冰作用的研究可以揭示冰川的发育条件、形成过程和物理特征等;成冰作用的空间变化又是冰川变化的一种反映,对气候变化具有很好的指示作用。中国境内冰川的成冰作用研究开始于1962年谢自楚等对天山乌鲁木齐河源1号冰川开展的成冰作用研究,随后不同学者对祁连山等地区冰川的成冰作用亦进行了研究。随着研究的深入和发展现已形成具有中国特色的冰川成冰作用概念。主要回顾了冰川成冰带研究的发展历程和在中国的发展状况以及自20世纪60年代开始中国境内祁连山、天山、阿尔泰山、西昆仑山、喜马拉雅山、藏东南地区和横断山区冰川的成冰作用研究的主要成果,展望了今后冰川成冰作用研究的发展及其重要意义,并提出了以前研究中存在的缺陷和不足以及今后在成冰作用研究中应该注意的问题。     

近期乌鲁木齐河源1号冰川成冰带及雪层剖面特征研究

天山乌鲁木齐河源1号冰川的成冰带20世纪60年代初,自下而上划分为4个成冰带;1988年,由于气候变暖,冰川上部的冷渗浸重结晶带消失,被渗浸带所取代.对近期1号冰川的成冰带进行了划分,并通过大量雪坑资料,研究论述了目前1号冰川雪层剖面的层位特征.研究发现,由于气候变暖,剖面特征和成冰带谱有由“冷”向“暖”的转化趋势.同时还发现,1号冰川东支顶部发生了强烈的消融现象,该处已由渗浸带转化为具有强烈消融特征的局部消融区.     

天山哈密庙尔沟平顶冰川和奎屯河哈希勒根51号冰川成冰带与雪层pH值和电导率对比研究

对天山哈密庙尔沟平顶冰川和奎屯河哈希勒根51号冰川的雪层剖面及雪坑中pH值和电导率的变化特征进行了初步研究.结果表明:哈密庙尔沟平顶冰川以渗浸-冻结成冰作用为主,一年成冰,成冰带由消融带和渗浸-冻结带组成,渗浸-冻结带的垂直高度在60 m左右或者更大一点;奎屯河哈希勒根51号冰川的成冰作用以暖型为主,成冰带由消融带、渗浸-冻结带和渗浸带组成,渗浸-冻结带的垂直高度不大于70 m.雪坑中pH值和电导率的较高值一般出现在冰片和污化层附近,这与冰的阻碍、引起可溶性离子在冰面上部的高浓度值和可溶性离子的淋溶过程与污化物的迁移过程密切联系直接相关.哈密庙尔沟平顶冰川雪坑中pH值和电导率之间的相关性异于奎屯河哈希勒根51号冰川,由于雪坑的资料有限,有待进一步的深入研究.     

达索普冰川海拔7100m处气泡封闭过程研究

通过对希夏邦马峰北坡达索普冰川气泡形成过程的研究表明,随着深度增加,粒雪中开放气孔体积逐渐减小,但粒雪层仍保持良好的气体渗透性,直到粒雪一冰转变层位开放气孔完全与大气隔离,形成彼此分离的孤立气泡．显然,冰内气泡包裹气体与同层位的冰存在年龄差,只有在气孔完全封闭后,气泡封闭的深度亦不相同,但气泡封闭处对应的密度都大致相当,为079～0．83Mg·m－3．达索普冰川粒雪层中开放气孔在40～47m深度范围内快速封闭,在45m处有50％的气泡形成计算得出气泡中气体与同层位冰的年龄差为59a,同层位气泡中的气体所代表的主体年代分配范围为11a．     

东天山博格达峰地区四工河源冰川的粒雪特征(英文)

1981年夏天对东天山冰川进行了粒雪层研究。 本文系通过对从冰川上取得的雪-冰岩芯进行分析来解释长期气候变化的初步研究。粒雪岩芯取自博格达峰北坡D-4冰川和乌鲁木齐河源1号冰川西支,深度为表面以下2—6米,工具为手摇钻。 对冰雪样品进行了地层学描述和物理性质测量,还做了氧同位素含量分析。应用这些资料,试图就年层的估算和附加冰的形成给予地层学解释。在D-4冰川几个不同点上,发现年净平衡的在1000毫米附近变动,和以前在邻近冰川区得到的降水量相比是一个意外的值。 用花杆法在D-4冰川上测量了物质平衡,发现在最暖季节,该冰川的物质平衡与海拔高度之间具有线性关系。     

天山博格达峰北坡冰川的成冰作用

中国大陆性冰川的成冰作用主要是在粒雪层的冷暖状况交替时期进行,并以融水下渗-再冻结作用为主要方式。通常根据雪层厚度、冷储量、融水量、渗浸深度和它们之间的比例关系区分冷渗浸-重结晶、渗浸、渗浸-冻结等成冰类型,并划分相应的成冰带。本次考察中,我们试图了解博格达峰北坡冰川成冰作用的特殊性,独特的成冰带谱结构以及二十多年来气候变化在成冰过程中的反映。观测主要在四工河4号冰川及古班博格达扇状分流冰川上进行。     

新疆北部地区季节性积雪密度变化特征分析

选取新疆北部地区季节性积雪期的定点站和典型区域,应用北疆20个气象站点观测资料和使用便携式测雪仪(Snow Fork),在不同地域、不同雪层和不同时间进行观测与测量,并且在积雪稳定期中的一次降雪过程对新雪密度变化过程中影响它的诸多因子进行观测,对新疆北部地区冬季季节性积雪密度变化特征进行的观测和分析.结果表明:雪面辐射热量和雪层内温度梯度对积雪密度起主要作用,变化主要是通过雪层内深霜和粗粒雪层的温度减小而实现的;在隆冬期全层积雪密度最大的为深霜层,入春2月下旬回暖期以后,由于雪层含水率的增加,季节性积雪密度最大层则为粒雪层.     

西大滩煤矿冰川区冰川冰、雪和河水的阳离子特征

西大滩煤矿冰川区冰、雪和河水的阳离子分析表明，随海拔升高，阳离子浓度减小。在雪坑剖面的污化层位，离子出现高值，在洁净层出现低值，表现出明显的季节变化特征。降雪过程中，初期离子浓度较高，以后逐渐降低，到一定时段则达到稳定。     

1981年天山冰川站的研究工作

天山乌鲁木齐河源冰川研究站,1981年除了继续进行冰川物质平衡、冰面运动速度、冰川迳流等常规观测项目外,对在冰川积累区测定气温、太阳总辐射、热流、风速、粒雪一冰层温度的遥测装置和数据处理作了进一步的改进;人工冰洞从30米加长至90米,观测冰洞底部的冰川滑动、应变和底碛组构;对雪的变质及粒雪成冰机制和积雪年层划分作了新的探索。另外,还开展了轻便雷达、地震法和重力法测定冰川厚度的对比试验;使用蒸汽钻在冰舌末端至粒雪区布置了11个温度场,第一次获得35米深的冰层温度资料;对石英晶体、半导体、热敏电阻和铜电阻四种温度计进行了野外鉴定;开展冰雪面上的地物波谱特性研究;使用轻便雷达测定冰川站区的2、3、4和6号冰川的冰层厚度;用航片调绘同地面立体摄影相结合的方法编绘了天山冰川站56平方公里范围内的1:1万地形图。     

乌鲁木齐河源1号冰川夏季积雪中δ18O的时空变化

利用实测资料分析了乌鲁木齐河源1号冰川东支表层和浅层粒雪中δ18O的变化, δ18O与温度的关系以及消融和蒸发对粒雪中δ18O的影响. 分析表明: 乌鲁木齐河源1号冰川无高度效应, 受消融的影响, 且有时出现反高度效应; 消融和蒸发的结果使得来自同一降水的表面粒雪易发生稳定同位素的富集, 下伏层中δ18O的变化受上覆雪层中消融水的影响. 采样期间发现, 不同时段采样系列中的δ18O与降雪初始平均温度存在一定程度的正相关关系. δ18O/温度梯度随采样时间的滞后逐渐变小.     

乌鲁木齐河源1号冰川积累区表面雪层演化成冰过程的观测研究

根据天山乌鲁木齐河源1号冰川积累区海拔4 130 m处28个月,每周1次的连续雪层剖面观测,分析研究了雪层厚度、雪层中的污化层、冰片和各种粒雪随时间的演变过程.结果表明:雪层中各种要素的演变受水热条件的影响而呈现明显的季节特征.根据温度、融水渗浸程度及雪层剖面的变化程度,我们将其分成冬季稳定期、夏季剧变期和春秋季波动期分别进行了分析.此外,还对雪层年限与年成冰量等进行了专门讨论.     

青藏高原昆仑山求勉雷克塔格冰川春季表面温度空间变化特征及其影响因素北大核心CSCD

通过对2013年春季在青藏高原昆仑山求勉雷克塔格冰川上取得的冰川表面温度资料的分析,研究了该冰川表面温度空间变化特征及其影响因素.结果表明:该冰川表面(粒雪)温度在晴天时较多云或阴雪天时偏低,这可能与晴天时冰川表面吸收的部分热量用于粒雪消融而不是粒雪层升温有关;晴天时该冰川表面温度随海拔的升高而降低,其递减率值为0.58℃·(100m)-1,较自由大气的气温递减率值略偏低;晴天时,冰川表层粒雪层厚度对其表面温度具有重要的影响,二者之间呈显著的正相关关系,并且粒雪层厚度每增加10cm,其冰川表面温度会升高约0.46℃.结合青藏高原其他冰川表面温度的观测结果,揭示出当冰川表面存在消融时其表面温度日变化幅度较小,一般只有几度.     

乌鲁木齐河源1号冰川不同时期雪层剖面及成冰带对比研究

对20世纪60年代、80年代和21世纪初天山乌鲁木齐河源1号冰川(以下简称1号冰川)雪层剖面特征、成冰带的对比分析研究,发现自20世纪60年代以来,1号冰川雪层剖面厚度明显减薄,结构变得简单,各层界限变得模糊.成冰带类型及其分布发生了明显变化,60年代存在于冷气候条件下的冷渗浸带,80年代被渗浸带所替代.21世纪初,1号冰川成冰带变化更为显著,尤其是东支,顶部已具有消融带特征.研究表明,20世纪80年代以来河源区气候变暖是导致上述变化的主要原因.     

天山乌鲁木齐河源1号冰川雪坑中pH值和电导率的季节变化及淋溶过程

自2002年9月14日至2004年9月28日,在天山乌鲁木齐河源1号冰川积累区雪坑中连续观测取样,频率为1次/周。对表层雪样品和粒雪坑样品的pH值和电导率进行了分析。结果表明,表层雪的pH值和电导率具有明显的季节变化趋势,与本区域的主导山谷风风向NE和ENE密切相关。在春季,由于尘暴发生频率的增加,表层雪的pH值呈现较强碱性,电导率达到最大值;在冬季,由于原生气溶胶向次生气溶胶的转化,pH值呈现较弱碱性,电导率达到最小值。在后沉积过程中（2003年10月4日至2004年9月8日）,雪坑中不同时期的pH值和电导率呈现不同的季节变化特征和淋溶过程。电导率的峰值P1进入粒雪冰的时间比与它相对应的大粒径（直径>10 μm）微粒的浓度峰值提前40天左右;在有的雪坑中,pH值和电导率的峰值出现在污化层附近,与污化层的位置有较好的一致性,说明污化层对可溶性离子的淋溶作用可能有一定的影响。相关分析表明,Ca2+是影响表层雪中pH值和电导率变化的最主要离子。     

乌鲁木齐河源1号冰川冰芯剖面物理特征及其形成机理研究

冰芯中的化学成分,记录了古环境和古气候的诸多信息,已有广泛研究.而冰芯剖面的物理特征,由冰芯形成时的水热条件和冰川运动变质作用所决定,同样记录了气候、环境和冰川运动的诸多信息.根据在乌鲁木齐河源1号冰川钻取的6根冰芯的详尽资料,结合冰流模式对冰芯冰龄的估算,分析研究了不同冰川带冰芯剖面的物理特征、形成机理和相应的水热条件.结果表明:积累区冰芯以粒雪一冰交替的原生沉积层为主,受冰川流动引起的动力变质作用影响较小,与该区成冰环境和冰川温度密切相关;平衡线附近的冰芯4.3 m以上主要是由渗浸冻结冰组成的原生沉积层,与附近的成冰环境相吻合,以下部分主要是经过动力变质作用的冰体,源于冰川上部的积累物;消融区冰芯主要由冰川上部下流的冰川冰组成,模拟显示该区冰芯冰龄较长,受局部成冰环境的影响很小.通过对不同区域冰芯特征比较,发现各成冰带的冰芯组成及污化层差别较大;在东、西支冰川同时期冰芯剖面的对比中,发现海拔相近点冰芯剖面组构相近,说明通过冰芯资料来探讨冰川内部特征以及该区域气候环境演变历史等较具代表性.     

乌鲁木齐河源1号冰川表层雪的化学特征——以低分子有机酸和无机阴离子为例

雪冰化学的研究是全球环境变化研究中一个重要的组成部分,因为雪的低温环境有助于使保存在其中的各种信息不被破坏,所以雪是记录大气信息的良好载体.天山乌鲁木齐河源1号冰川地处欧亚大陆腹地,四周被戈壁沙漠所包围,植被覆盖面积极小,纬向西风环流携带而来的大西洋水汽为它提供了主要的水汽来源,降水事件以降雪为主.     

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号冰川东支顶部出现冰面湖

天山乌鲁木齐河源1号冰川(以下简称1号冰川)是天山冰川观测试验站进行长期观测试验的冰川之一,是国际冰川监测网中亚洲中部干旱半干旱区冰川的代表,一直为世界冰川监测服务处(WGMS)选定的全球十条代表性冰川之一.其基本观测资料被定期刊登在由国际水文协会雪冰委员会、联合国环境规划暑以及教科文组织(IAHS(ICSI)UNEPUNSCO)主办的数种资料报告上,被广泛推介于环境与全球变化研究,并曾为IPCC报告所引用.近年来天山冰川站加强了对雪冰转化物理化学过程的研究,在积累区开展全年度的观测取样工作.     

冰川消融对气候变化的响应——以乌鲁木齐河源1号冰川为例

目前气候变暖导致的冰川退缩,引起了广泛关注.以新疆天山乌鲁木齐河源1号冰川为例,根据1959年以来的观测资料,研究了冰川消融对气候变化的响应.结果表明:近50 a来冰川在表面粒雪特征、成冰带、冰川温度、面积、厚度及末端位置等方面发生了显著变化,而这些变化均与气温的升高有着密切的联系;冰川的退缩自20世纪80年代后,尤其是近10 a来出现了加速趋势.其原因除夏季气温升高外,还有两个重要因素,一是冰川温度升高造成冷储的减少,二是冰川表面反射率下降导致辐射能量接收的增强.冰川物质平衡在1986年之前由气温和降水共同决定,之后主要受气温控制.