天山东部冰川雪坑离子浓度特征的对比研究

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⁺、NO^-3和SO₄^2-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。SO₄^2-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SO₄^2-）,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-、SO₄^2-、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.     

中国天山冰川积雪中NO3-与NH4+的分布特征及其环境意义

基于2004-2009年间在天山托木尔峰青冰滩72号冰川、奎屯河哈希勒根51号冰川、乌鲁木齐河源1号冰川、博格达峰四工河4号冰川与庙尔沟平顶冰川积累区采集的雪坑样品,分析了中国天山冰川积雪中NO3-与NH4+的空间分布特征及其环境意义.结果表明,积雪中NO3-平均浓度顺序为哈希勒根51号冰川＜乌鲁木齐河源1号冰川＜庙尔沟平顶冰川＜青冰滩72号冰川＜四工河4号冰川,而NH4+平均浓度顺序为青冰滩72号冰川＜哈希勒根51号冰川＜庙尔沟平顶冰川＜乌鲁木齐河源1号冰川＜四工河4号冰川.结合HYSPLIT空气轨迹模型与局地环境状况资料分析,这种空间差异受到远源污染与沙漠粉尘传输、近源工农业生产与生活排放、冰川积累区地理环境等因素的综合影响.     

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.     

天山庙尔沟平顶冰川的基本特征和过去24a间的厚度变化

山岳冰川在20世纪出现的全面退缩以及在最近20 a的加速消融是近年来国际冰川与全球变化研究的热点问题之一.庙尔沟平顶冰川位于天山山脉的最东段,南、北、东外围为气候十分干燥的荒漠戈壁,高山冰川是哈密绿洲主要的水资源,其冰芯记录包含有起源于这一地区的沙尘暴信息.因此,对该冰川的研究一直为人们所关注.基于2004年和2005年对庙尔沟平顶冰川的考察和取得的冰芯资料,初步探讨了庙尔沟平顶冰川的基本特征和过去24 a间的厚度变化.     

天山奎屯河哈希勒根51号冰川表面运动特征分析

奎屯河哈希勒根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, 奎屯河上游支沟哈希勒根河源区. 1999年8月, 在该冰川上布设了用于冰川运动和冰川物质平衡观测研究的测杆18根, 并进行了冰川表面运动、冰川物质平衡和冰川末端变化的首次观测. 根据2000年8月和2001年8月的冰川运动观测资料, 分析了奎屯河哈希勒根51号冰川的运动特征和冰舌末端的变化状况. 结果表明: 奎屯河51号冰川应属于亚大陆型冰川; 1999/2000年度和2000/2001年度的表面运动值不大, 最大流速点的年运动速度为3.15 ma-1; 运动速度垂直分量UZ的变化规律同乌鲁木齐河源1号冰川的变化规律相同, 即消融区的显出流作用和积累区的显入流作用. 该冰川的冰舌末端处于相对稳定的退缩状态, 1964-1999年间平均退缩量约为1.4 m*a-1, 而1999-2001年间的平均退缩量为5.0 m*a-1, 反映出冰川退缩增大的趋势.     

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...     

天山乌鲁木齐河源1号冰川积累区气溶胶和表层雪中可溶性矿物粉尘的变化特征及相互关系——以Ca2+、Mg2+为例

对天山乌鲁木齐河源1号冰川(以下简称1号冰川)积累区海拔4 130 m处12个月、每周1次的气溶胶和表层雪样品进行了分析.结果表明,1号冰川气溶胶与表层雪中Ca2 、Mg2 的平均浓度均在夏季最高,冬季最低.气溶胶中Ca2 、Mg2 浓度变化规律极其相似,二者在一年内出现两次峰值,第1次出现在春季,第2次出现在夏末秋初.表层雪中这两种离子浓度变化趋势也相似,峰值均出现在夏季,且Ca2 浓度峰值的出现稍早于Mg2 ,二者浓度在冬季都有所升高,尤其Ca2 更为显著.气溶胶和表层雪中对应离子间在整体变化趋势上较为相似,且在日时间尺度上的对应关系有显著的特点.相应离子的对应关系,可能受粉尘微粒的溶解、离子的清除比率、离子的淋溶强弱等性质的影响.     

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。     

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号冰川积累区气溶胶和表层雪中SO2-4的季节变化及成因分析

2003年12月至2004年12月,在天山乌鲁木齐河源1号冰川(以下简称1号冰川)积累区海拔4 130 m处共采集了53个气溶胶和55个表层雪样品.结果表明:气溶胶和表层雪中的SO2-4在年内的浓度变化形式大致相同,均有两个高值区出现,分别出现在春末和夏末秋初,表明年内表层雪中SO2-4浓度变化基本上反映了大气中SO2-4的浓度变化情况.通过对不同季节气溶胶和表层雪中的SO2-4浓度相关性分析表明,秋冬季最好,春季次之,夏季最差.这可能与SO2-4不同季节的来源,干沉降过程以及淋溶过程有关.     

天山博格达峰四工河4号冰川雪坑中人类活动的NO3-、SO42-记录

2009年7月在天山博格达峰地区四工河4号冰川采集了20个雪坑样品.对所有样品(Na+、K+、Ca2+、Mg2+、NH4+、Cl-、SO42-、NO3-、HCOO-和CH3COO-)进行了分析.与天山地区其它冰川比较,博格达峰四工河4号冰川雪坑中SO24-和NO3-浓度均表现为最高值,分别达到521.4ng.g-1和760.4ng.g-1.2008年12月的多条空气后向轨迹经过了乌鲁木齐市中心;雪坑样品pH值与乌鲁木齐市平均值基本一致,并且雪坑样品[NO3-]/[SO24-]比率与乌鲁木齐市冬天[NO3-]/[SO42-]比率相符合;雪坑样品[HCOO-]/[CH3COO-]比率仅为0.79,低于1.结果表明,博格达峰四工河4号冰川雪样的SO24-和NO3-主要来自于人类污染.     

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。     

利用雪层层位跟踪法研究暖型成冰作用的年限——以乌鲁木齐河源1号冰川为例

降雪通过冷型或暖型成冰作用转化为冰川冰,中国冰川以暖型成冰作用为主.利用在雪层中插置竹板,通过竹板进行层位跟踪的方法,历时24个月连续观测,研究了1号冰川积累区(海拔4130m)降雪演化为粒雪冰的时间问题.结果表明:夏季,新雪转化为细粒雪约需要7 d,细粒雪转化为粗粒雪约20 d到3个月;同样的转化在冬季分别需要约2.5个月和2~4.5个月.粗粒雪转化成粒雪冰的时间大约40个月.由此得到该处新雪演化为粒雪冰历时约41~47个月.8~9月为雪粒演化的主要成冰期.不同层位雪层的密实成冰速率因粒雪性质和密度的不同而有很大差别,融水是影响成冰时间及成冰量的重要因素.     

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。     

黄河源区阿尼玛卿山耶和龙冰川表层雪化学组成

2005年9月底, 在黄河源区阿尼玛卿山耶和龙冰川随海拔变化采集89个雪样, 分析了微粒和主要可溶无机离子(Na , K , Mg2 , Ca2 , NH 4, Cl-, NO-3, SO2-4)浓度以及δ18 O, 研究了各种物理化学指标在冰川中的时空分布特征. 结果表明: 大多数样品中主要阴、 阳离子当量摩尔浓度顺序为: NO-3>SO2-4>Cl-;Ca2 >NH 4>Na >Mg2 >K , 碳酸盐类物质是化学离子主要来源. 各种主要可溶离子有着明显的季节变化过程. 但由于融化再凝结过程, 不是所有离子在污化层浓度最大. 在所采样区域的表层雪中化学离子没有明显变化趋势, 指示局地物质的输入有限. 受降水量效应影响, 暖季δ18 O值低, 冷季高. 样品中, 9种离子被分为: 1)Ca2 , Mg2 和HCO-3～CO2-3;2)NH 4, SO2-4和Cl-;3)NO-3;4)Na , K 四个群组.     

祁连山老虎沟12号冰川微粒在沉积后过程的变化特征

2008年10月和2009年10月在祁连山老虎沟12号冰川积累区采集了2个雪坑样品, 通过样品中δ¹⁸O、可溶性离子、不溶性微粒的变化特点划分了雪坑季节. 2008年雪坑季节变化信号明显, 而2009年雪坑不明显, 微粒浓度、Ca²⁺与Mg²⁺含量在春季较高. 离子平衡、pH值、电导率及同期气象记录观测资料均显示, 2009年雪坑受淋溶影响较大. 淋溶强烈时, 受融水造成的粉尘溶解及离子淋溶的影响, 雪坑中微粒与Ca²⁺、Mg²⁺变化趋势不甚一致; 与Ca²⁺相比, Mg²⁺变化能够较好表征微粒的变化; d>5 μm的微粒可能更易于溶解迁移. 通过分析室内雪冰样品在液态下的变化, 发现伴随静置过程微粒的质量浓度呈下降的趋势, 期间Ca²⁺、Mg²⁺却呈现增加的变化, 可能与碳酸盐矿物的溶解有关.     

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.     

东天山庙儿沟平顶冰川钻孔温度分布特征

2005年8月在庙儿沟平顶冰川顶部海拔4 518 m处钻取了两根透底冰芯,对其中60 m的Core1冰芯钻孔利用热敏电阻温度计进行了温度测量,初步揭示了该处冰川的温度分布特征.结果显示,最低冰层温度-8.27℃出现在50 m深度处,这个深度在同类冰川中处于较低的位置;冰床底部的温度为-8.16℃,远低于压力融点.庙儿沟平顶冰川冰温的上述分布特征是在各种因素的影响下形成的,具有其独特性.这种温度分布特征,对冰芯记录过程较为有利,为恢复该地区气候与环境记录的准确性提供了保证.     

祁连山老虎沟12号冰川积雪化学特征及环境意义

2012年6月在祁连山老虎沟12号冰川采集雪坑和表层雪样品, 结合相关分析法、 海盐示踪法、 气团轨迹法等方法, 对冰川积雪的主要化学离子特征、 来源及环境意义进行分析研究.结果表明, 积雪中平均离子浓度Ca²⁺>SO₄^2->NH₄⁺>NO₃^->Cl^->Na⁺>Mg²⁺>K⁺. 雪坑中Ca²⁺是主要的阳离子, SO₄^2-是主要的阴离子; 各种离子在雪坑中的平均浓度要远大于表层雪, 而且雪坑中的化学离子浓度峰值与污化层有着很好的对应性.同时, 与青藏高原、 中亚天山、 阿尔泰山以及北半球其他区域高海拔雪冰化学特征进行比较, 发现祁连山老虎沟12号冰川区积雪化学特征受亚洲粉尘源区陆源矿物影响较大.然而, 雪坑中的离子(尤其是Na⁺和Cl^-)除了陆源矿物粉尘之外, 部分还来源于海洋源.结合NOAA Hysplit模型对冰川区积雪化学离子来源进行了后向轨迹反演验证.