Application of a Degree-Day Model for Determination of Mass Balance of Urumqi Glacier No. 1, Eastern Tianshan, China

In order to verify the feasibility and stability of a degree-day model on simulating the long time series of glacier mass balance, we apply a degree-day model to simulate the mass balance of Urumqi Glacier No. 1 for the period 1987/1988-2007/2008 based on temperature and precipitation data from a nearby climate station. The model is calibrated by simulating point measurements of mass bal-ance, mass balance profiles, and mean specific mass balance during 1987/1988-1996/1997. The opti-mized parameters are obt...     

1959-2017年天山乌鲁木齐河源1号冰川流域径流及其组分变化

冰川是气候变化的指示器,气候变化对冰川及其径流的影响研究是目前国内外关注的热点和前沿领域之一,目前的研究以模拟为主,实测资料十分有限且不确定性很大。以新疆天山乌鲁木齐河源1号冰川（简称“1号冰川”）流域为例,基于中国科学院天山冰川观测试验站1959-2017年观测数据,研究了中国西部典型小型冰川流域径流及其组分长期变化以及对气候变化的响应,为冰川径流长期变化过程的认识提供重要参考。结果表明,1号冰川流域径流主要由冰川径流和非冰川区降水径流组成,分别占70%和30%。其中冰川径流又可分为冰川区降水径流和冰川融水径流,分别占44%和26%。59年间,冰川径流整体呈上升趋势,在1992年之后出现了一个阶梯式的上升,与气温升高和降水的增加有关,1997-2007年达到高峰,2008年以后出现波动下降趋势,其原因除了与该时段的降水有所减少有关之外,冰川面积减小的影响也不可忽视。另外,还利用实测径流和冰川物质平衡值,通过水量平衡模型,检验了模型使用的冰川区和非冰川区径流系数。     

Mechanisms and Simulation of Accelerated Shrinkage of Continental Glaciers: A Case Study of Urumqi Glacier No. 1 in Eastern Tianshan, Central Asia

Similar to most mountain glaciers in the world, Urumqi Glacier No. 1 (UG1), the best observed glacier in China with continued glaciological and climatological monitoring records of longer than 50 years has experienced an accelerated recession during the past several decades. The purpose of this study is to investigate the acceleration of recession. By taking UG1 as an example, we analyze the generic mechanisms of acceleration of shrinkage of continental mountain glaciers. The results indicate that the accel...     

天山乌鲁木齐河源1号冰川东支能量-物质平衡模拟研究

基于天山乌鲁木齐河源1号冰川东支海拔4025 m处自动气象站的观测数据和同期物质平衡花杆观测数据,采用COSIMA模型,对该冰川东支2018年消融期单点能量-物质平衡进行了模拟.结果显示:物质平衡模拟值为(-0.67±0.03)m w.e.,与实测值有非常好的一致性,相关系数达0.96.造成冰川消融的能量来源于净短波辐...     

天山乌鲁木齐河源1号冰川物质平衡高度变化特征及其对径流的影响

利用天山乌鲁木齐河源1号冰川1980-2010年的物质平衡、水文气象实测资料, 分析了1号冰川1980-2010年的各高度带物质平衡特征, 进而分析了1984-2010年纯积累和纯消融的变化特点及其与气象要素、冰川融水径流变化的关系. 结果表明: 1号冰川物质平衡处于持续的负平衡, 纯积累量与年降水的相关系数为-0.16, 纯消融量与年均温的相关系数为0.61, 与夏季(6-8月)气温的相关系数为0.78. 2010年1号冰川为有观测记录以来的最强消融年(b_n=-1 327 mm), 整个冰川处于消融区(平衡线高度大于海拔4 484 m, 积累区面积为0), 同时东、西支冰川各高度区间的物质平衡变化也与往年度显著不同, 说明2010年是1号冰川物质平衡变化的特殊年份, 也有可能1号冰川的物质平衡变化进入了一个新的亏损变化阶段. 对其径流数据的分析还表明, 温度对径流的影响大于降水对径流的影响.     

可可西里马兰山冰川的近期变化

位于可可西里地区的马兰山冰帽，冰川覆盖了整个山体，冰川面积达195km^2，属极大陆型冰川，雪线海拔在5340－5540m之间，大多数冰川末端存在小冰期的碛垄，一般可分辨出3道，自小冰期以来，随着气候的变化，马兰山冰帽表现出波动退缩趋势。小冰期时，冰舌末端南坡比现在低20m，北坡低20－40m，由冰川退缩引起的冰川面积的减小相当于现代冰川面积的4．6％，略小于整个羌塘高原地区小冰期以来冰川面积减小的幅度（8％）。近百年来，冰川的退缩量为45－60m左右，而从1970年以来的30a中，马兰山冰川的退缩量为30－50m，平均年退缩量为1－1．7m。虽然小于高原边缘和其它地区冰川退缩幅度，但是退缩速率正在逐渐增大，这将对高原内陆脆弱的生态系统和生态环境产生较大的影响。     

天山乌鲁木齐河源1号冰川物质平衡过程研究

天山乌鲁木齐河源１号冰川１９５８－１９５９～１９９１－１９９２年度，以负物质平衡状态为主，累积负平衡量达８５１．９×１０４ｍ３，冰川平均亏损４５６２ｍｍ水层，与中亚山地冰川物质平衡的变化趋势相似，均是由夏季平均气温升高和年降水量减少引起的。分析１７ａ的物质平衡实测资料表明，净物质平衡与平衡线高度，以及平衡线高度与夏季平均气温和年降水量存在着密切关系，夏季平均气温变化１℃，平衡线高度变化１０２ｍ，年降水量变化１００ｍｍ，平衡线高度波动５８ｍ。     

天山乌鲁木齐河源1号冰川新近出现大的物质负平衡

以天山乌鲁木齐河源１号冰川１９９６／１９９７年度和１９９７／１９９８年度实测物质平衡资料为基础。利用等直线法计算出１号冰川年物质平衡分别为－８５３．０ｍｍ和－７８０．９ｍｍ,相庆的ＡＡＲ植分别为０．２５和０．３３自１９５９以来,１９９６／１９９７年度１号冰川物质负平衡值最大,１９９７／１９９８年度次之,根据该地区气温和降水记录资料分析,造成这 结果的主导因素是气温,尤其是夏季消融期气温,其次是降水     

Selected Trace Elements in Snowpack on Urumqi Glacier No. 1, Eastern Tianshan, China: As Yielded by Leaching Treatment Representative of Real-World Environmental Conditions

To investigate the seasonal variability and potential environmental significance of trace elements in mountain glaciers, the surface snow and snow pit samples were collected at Urumqi Glacier No. 1 (43o06'N, 86o49'E, 4 130 m a.s.l.), eastern Tianshan (天山), from September 2002 to September 2003, and analyzed for Li, V, Cr, Mn, Co, Cu, and Ba. The samples were acidified (leached) in a manner intended to reasonably approximate the extent to which the natural hydrologic and weathering cycles would liberate elem...     

近期小冬克玛底冰川物质平衡变化及其影响因素分析

冰川物质平衡是反映冰川状况最为直接、 可靠的参数.基于2008-2012年小冬克玛底冰川花杆和雪坑实测的物质平衡资料以及相关的气象资料, 获取了小冬克玛底冰川物质平衡数据并对其影响因素进行了分析.结果表明: 2009-2012年冰川末端共退缩19.7 m, 年均退缩量为4.9 m, 是1990年代中末期的2.3倍; 平衡线高度为5 720 m, 相比1990年代初的海拔5 600 m上升了120 m.与1995年相比, 冰川面积减少了0.095 km², 末端海拔从5 380 m上升到5 420 m. 2008-2012年小冬克玛底冰川物质平衡总量为-1 584 mm w.e., 相当于冰川整体减薄1.76 m. 2009/2010年度物质平衡量为-996 mm w.e., 是小冬克玛底冰川有观测记录以来的最大负平衡值, 夏季平均气温偏高和青藏公路维修导致表面反照率急剧降低是主要原因.对影响冰川物质平衡的因素分析结果表明, 气温特别是夏季气温和净辐射是小冬克玛底冰川物质变化的主要影响因素.     

天山乌鲁木齐河源1号冰川不同海拔可培养空气源酵母菌系统发育及多样性研究

为了了解天山乌鲁木齐河源1号冰川（简称乌源1号冰川）空气及气溶胶中可培养酵母菌的多样性、系统发育、空间分布及其与冰川生境酵母菌的关系,在乌源1号冰川西支3个海拔梯度位点收集空气气溶胶,采用4种培养基分离空气源酵母菌,根据菌落形态和显微镜镜检细胞形态初步分组,采用MSP-PCR指纹分型和rRNA基因间隔序列（ITS）确定酵母菌菌株的系统发育和分类地位,并分析了空气源酵母菌群落的多样性及空间分布特征。研究表明：从乌源1号冰川的表面空气共分离414株酵母菌,全部隶属于担子菌门（Basidiomycota）,MSP-PCR指纹分型划分为53个基因型,代表菌株ITS基因测序结果显示隶属于9属28种,其中24种为伞菌亚门（Agariomycotina）成员,4种属于柄锈菌亚门（Pucciniomycotina）,其中Holtermanniella、Vishniacozyma、Filobasidium、Dioszegia为优势酵母菌属。有6株酵母菌最适生长温度为16~18 ℃,为嗜冷菌,其余24株为耐冷菌,最适生长温度为22~25 ℃。Holtermanniella festucosa与Vishniacozyma victoriae为冰川空气广布的优势酵母菌种（22.22%、16.91%）,其他大多为来自周边生境的耐冷酵母菌,在冰川生境均有分布。此外,在小幅度的海拔梯度上,3个海拔高度的空气酵母菌群落结构有所不同,但多样性指数没有显著差异。冰川生境酵母菌来源与其周边空气酵母菌密切相关,但以Holtermanniella属为代表的空气源优势酵母在冰川生境不能分离,说明冰川的严酷条件对外源微生物具有明显的选择作用。     

天山乌鲁木齐河源1号冰川物质平衡对气候变化的敏感性研究

应用度日物质平衡模式对天山乌鲁木齐河源１号冰川物质平衡及平衡线高度对气候变化的敏感性进行了研究．结果表明,位于大陆性气候区且具有暖季补给特征的乌鲁木齐河源１号冰川物质平衡对气候变化的敏感性要小于海洋性冰川,升温１℃或增加２０％的降水可引起平衡线上升８１ｍ或下降３１ｍ．此外,气温与降水在物质平衡形成过程中的作用是不同的,气温引起物质平衡剖面以旋转方式变化,而降水可导致其平移方式的响应．若未来升温２℃时,即使降水增加３０％,１号冰川向负平衡变化仍然不能得到遏制．     

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...     

全球变暖背景下海螺沟冰川近百年的变化

海螺沟冰川是我国典型的温冰川之一,对100 a来各种观测资料的分析发现:海螺沟冰川自1823年以来末端海拔上升300 m,年均升高1.64 m,20世纪以来末端海拔上升速度加快;在20世纪呈现明显的退缩变化,76 a冰川后退1 821.8 m,年均后退24 m.运用冰川学方法恢复了海螺沟冰川45a来的物质平衡变化,45 a累积物质平衡值为-10 825.5 mm(水当量),年均平衡值为-240.6 mm(水当量).在全球变暖影响下,冰川雪线不断上升,冰川活动强烈,导致冰面形态发生了明显变化,具体表现为:冰川厚度不断变薄、大冰瀑布上出现巨大塌陷洞穴、冰面丘融化变形、冰面径流不断变大、冰川弧拱区裂隙密布等,冰川内部的径流冲刷和冰川表面的剧烈消融是海螺沟冰川表面形态发生显著变化的主要机制.总之,在全球变暖背景下,该冰川表现出以亏损为特征的退缩变化趋势.     

Remote Sensing Monitoring of Glacier Changes in the Western Region of Tanggula Mountains in Recent 25 Years

This paper focuses on revealing the status quo and variation of glaciers in the western region of Tanggula Mountains. The ratio threshold, NIR water identification and visual interpretation were used to extract the boundary of glaciers based on Landsat data (TM/ETM+/OLI) from 1990 to 2015. In particular, the NIR water identification is a new method to extract glaciers from water, which is suitable to improve the traditional method of ratio threshold. This study used spatial interpolation method to evaluate temperature and precipitation changes. The kriging interpolation method was adapted to manipulate and to extract the appropriate data based on ten weather stations. Comparing to the variations and characteristics of glaciers and climate change from 1990 to 2015, we concluded that glacial retreat in the western region of Tanggula Mountains was serious. The glacier area reduced from 1 693.65 km² to 1 490.81 km², respectively, in 1990 and 2015, in general, approximately 202.84 km² (11.98%) of glacier area has been retreated in the last 25 years. Moreover, the rate of glacier decline after 2000 was much faster than the last decade of the 20th century. In addition, the decreased area of glaciers in the lower altitude basins below 5 000 meters occupied 94.84% of the total change area while the glacier above 5 000 meters almost had no change. The kriging interpolation of the meteorological data indicated that the southeast of the study area was damp and hot while the northwest was cold and dry. The characteristic of temperature distribution from the northwest to the southeast presented from low to high, and precipitation increased in the first of the study period and then decreased but both of them were not very significant. In short, the temperature of study area was increased more prominently since 2000, while the precipitation change was very weak. The mean annual temperature and precipitation of 1980-1989a, 1990-1999a, and 2000-2013a were -3.53 ℃, -3.20 ℃, -2.22 ℃, and 384.49 mm, 354.27 mm, 428.13 mm, respectively. The study found that the glacier change was consistent with temperature variation in spite of the adverse effects of increased precipitation. Therefore, the research concluded that the precipitation change was not more significant comparing to temperature change. In other words, the main reason of the rapid decrease of glaciers in study area was likely due to the rise of temperature.     

Deposition Process of Dust Microparticles from Aerosol to Snow-Firn Pack on Glacier No. 1 in Eastern Tianshan Mountains, China

Samples were continuously collected from aerosol, fresh snow, and snow pits on Glacier No. 1 at Urumqi River source in eastern Tianshan (天山) Mountains. The deposition processes and the characteristics of mineral dust microparticles from aerosol to fresh snow, and then evolution to the snow pit were determined. Total dust microparticle concentration in the surface snow and aerosol showed a similar temporal variation trend, which was strongly associated with regional and local at-mospheric circulation in the ...     

祁连山老虎沟12号冰川积累区消融期能量平衡特征

为研究冰川消融期积累区的能量平衡,利用2006年6月21日-7月31日祁连山老虎沟12号冰川海拔5040 m气象观测资料,分析了冰川的能量平衡各分量变化特征,估算了冰川表面的能量平衡组成.结果表明:冰川消融期,净辐射是冰川的主要热量来源(占82.1%),其次是感热通量(占17.9%);冰川消融耗热是主要的能量支出项(占...     

天山乌鲁木齐河源1号冰川物质平衡特征

统计了天山乌鲁木齐河源1号冰川自1980年以来冰川表面的单点物质平衡,分析了不同季节物质平衡及其冰川变化特征。研究表明,1号冰川厚度较之1959年平均减薄了9 599 mm;1997—2002年为实际观测以来连续的强负物质平衡时段,平均物质平衡为-739.6 mm /a。物质平衡与气温、降水的相关分析显示：1号冰川物质平衡主要取决于夏季平均气温的高低,二者具有较好的反相关关系（相关系数为-0.72）,而与降水的关系相对较差。20世纪80年代末以来,1号冰川退缩速度明显增大,尤以2000—2002年为甚,西支冰川退缩速度为连续的高值(退缩速度分别为6.92 m/a、6.95 m/a和6.25 m/a);东支冰川的退缩速度与高度大于4 200 m的高度带区间的平均物质平衡值有较好的相关关系（相关系数为0.65）,表明了1号冰川进退的动力主要源于冰川积累区的物质平衡大小。     

水稳定同位素示踪的冰川流域水文模拟及不确定性研究

水文模拟不确定性长期以来是制约寒区水文发展的瓶颈问题。水稳定同位素示踪为认识冰川流域径流过程提供了重要“指纹”信息,但仍缺乏有效模型将该信息与冰川水文模型耦合,而且同位素信息对冰川流域水文模型不确定性的约束效果也有待检验。将水稳定同位素信息（δ¹⁸O）与冰川流域水文模型FLEX^G相耦合,实现对冰川流域水稳定同位素和径流过程的耦合建模（FLEX^G-iso）,并在乌鲁木齐河源1号冰川流域进行模拟检验和径流分割。结果表明：模型不仅对2013—2016年径流过程有良好的模拟效果,还可以重现水稳定同位素、冰川物质平衡等重要过程。利用水稳定同位素这一辅助数据,提高了模型参数的识别能力,减少了模拟过程中各水源的相互妥协效应和不确定性范围。2013—2016年1号冰川断面径流32%~34%来自融雪,48%~51%来自融冰,0%~7%来自地下水,12%~15%来自降雨径流。水稳定同位素对雪和冰川相关中间过程有明显的约束能力,原有模型对融冰贡献的模拟偏高约7%。FLEX^G-iso模型的建立有助于推动寒区水文学理论和方法的发展,以及寒区水资源、生态环境保护等相关决策制定。     

天山乌鲁木齐河源1号冰川对降水影响的定量分析

以天山乌鲁木齐河源１号冰川为例,系统地分析了冰川区降水的形成因素,阐述了冰川作为特殊性质的下垫面对降水产生影响的机制,并定量化地计算出了乌鲁木齐河源１号冰川对降水的贡献,冰川作为特殊性质下垫面对降水产生影响,其主要是通过致冷效应以及由此引起发的温跃现象、逆温现象、冰川风现象、凝结高度降低现象和水平降水现象的作用来实现的,乌鲁木齐河源１号冰川作为特殊性质的下垫面对年降不的贡献比重随高度的不同而变化。