修正BW方法在中国大气降水δ18O空间分布研究中的应用

为研究中国大气降水δ18O的空间分布,利用81个大气降水和冰芯站点δ18O资料和BW回归模型,拟合出大气降水δ18O与纬度和海拔的定量关系:δ18O=-0.024LAT2+1.541LAT-0.002 ALT-29.678.同时,为了优化BW回归模型的拟合结果,对BW回归模型的残差做了内插并比较了不同插值方法的精度.结果表明:以降水量为辅助变量的协同克里格法对残差的预测效果最好,与广泛采用的反距离加权法相比,该方法预测的BW残差与实际残差间的RMSE减小了0.14‰,ME也更接近于0.最后,利用最优的插值方法生成了BW回归模型的残差分布图,并将其与BW的模拟结果叠加得到了中国降水δ18O的空间分布图.其结果总体上反映了中国大气降水中δ18O的分布状况,为降水δ18O的现代过程研究以及古气候和古水文的研究提供了资料参考.     

青藏高原北部典型冰川流域化学风化研究

青藏高原生态环境对气候变化的响应是全球变化研究关注的重点问题。地表风化与气候变化之间具有紧密的联系,因此对冰川流域硅酸盐岩风化以及黄铁矿氧化进行定量研究可为理解高原气候变化提供关键性认识。本文以青藏高原北部祁连山典型冰川流域—老虎沟流域为研究对象,通过分析流域河水及降水的水化学和氢氧同位素,研究了冰川径流来源,河流溶质来源以及水文条件对溶质的影响,流域化学风化速率以及黄铁矿氧化对化学风化碳汇效应的影响。利用同位素径流分割得到地下水、冰川融水以及大气降水对冰川径流的贡献分别为18.2%、58.3%和23.5%,并进一步通过溶质产生模型讨论了冰川河流量对溶质的影响。通过反演模型计算得到碳酸盐岩、硅酸盐岩、蒸发岩和降水对河水阳离子的贡献分别为59.1%、20.1%、8.3%和12.5%,蒸发岩、降水和融雪、黄铁矿对SO₄^2-的贡献分别为14.4%、8.0%、77.6%。最终估算得到碳酸盐岩和硅酸盐岩的风化通量分别为50.8 g/s和7.8 g/s,相应的CO₂吸收速率分别为24.4 t/(km²a)和5....     

祁连山老虎沟12号冰川雷达测厚和冰下地形特征研究

冰川地形是构建冰川流动模型的基础,对于认识冰川响应气候变化的动力机制具有重要意义.在2009年和2014年消融季,使用探地雷达对祁连山老虎沟12号冰川进行了厚度测量和冰下地形观测,获得了沿冰川中流线和多条横剖面的厚度资料,并对中流线上的厚度分布特征和槽谷形态进行了研究.研究结果表明,东、西支冰川的平均厚度分别为190m和150m,东支冰川冰下地形起伏大于西支,支冰川的表面坡度都较缓和.东、西支冰川进入汇合区时厚度分别为122m和157m,由于支冰川的横向挤压和汇流,汇合区中部冰川厚度增加到162m.冰川槽谷形态具有空间差异,东、西支冰川槽谷形态近似于对称的V型,但是在冰川汇合区,槽谷底部变宽,边坡变缓,发育有不对称槽谷.     

祁连山东段冷龙岭地区宁缠河3号冰川变化研究

2009年7月对祁连山东段冷龙岭地区宁缠河3号冰川进行了野外考察, 对冰川周围布设测量控制网, 并利用GPS-RTK技术测量了冰川表面高程与面积、 末端等信息, 同时使用加拿大EKKO型探地雷达测量了冰川厚度. 结合1972年航测1973年调绘出版的地形图以及1995年与2009年两景TM影像等资料, 分析研究了宁缠河3号冰川自1972年以来的变化. 结果表明: 宁缠河3号冰川近37 a以来萎缩严重, 冰川末端退缩约6%, 面积减小13.1%, 冰川体积减少35.3%; 冰川主要以减薄的形式在萎缩, 冰川平均厚度由1972年的36.8 m, 减为2009年的27.4 m. 周边站点气象资料表明, 该区域近几十年来出现不同程度的升温, 是导致冰川快速萎缩的主要原因.     

珠穆朗玛峰北坡绒布冰川表面辐射特征观测研究

在资料比较稀少的偏远山地冰川进行地面综合气象观测对于研究冰川变化极其重要.珠穆朗玛峰(27.98°N,86.92°E,海拔8844.43 m)地区位于青藏高原南部边缘喜马拉雅山脉中段,自然地理条件独特,环境脆弱,是气候变化和环境变迁的敏感区,同时也是现代冰川作用中心.2005年5-7月和2007年10月-2008年1月在珠穆朗玛峰北坡东绒布冰川积累区(28°01'N,86°57'E,海拔6560 m)开展了综合气象观测研究.分析表明,在东绒布冰川积累区春末夏初月平均气温从5月的-11.3℃上升到7月的-3.4℃,秋冬季月平均气温则从10月的-11.3℃下降到次年1月的-19.0℃.秋冬季主要受西风气流影响,盛行西风或西北风,而且风速较大,1月最大风速达到35 m/s;而在印度季风爆发后主要以南风或西南风为主,风速相对较小.由于海拔高、冰雪面与云之间的多重反射以及复杂地形影响导致地面总辐射较大.春末夏初和秋冬季总辐射平均值分别达到635和502 W/m2.尤其造成5-6月正午前后10 min短波辐射平均值发生超太阳常数的现象比较频繁,最长持续时间接近3 h.晴天由于周围地形作用可使地面总辐射增加140-310 W/m2,约占短波辐射的10%-23%.春末夏初和秋冬季平均反射率分别为0.72和0.69.云和空气湿度对大气长波辐射的影响比较显著,导致大气长波辐射同样具有日变化特征.在地表辐射平衡中云对地面净辐射起负效应.除在秋冬季阴天日平均净辐射为负值外,其余时间均为正值,说明净辐射是地表能量的主要来源.     

祁连山老虎沟流域产汇流特征分析

为了研究老虎沟流域冰川产汇流特征,根据老虎沟流域2009年消融期4-10月的气象与水文观测资料,采用排除和不排除降水对冰雪消融产流影响的方法,对老虎沟流域融水径流的产流特征、白天和夜晚径流特征、径流的滞后效应进行了分析。结果表明： 5-9月各月流量占到整个消融期流量的比例分别为7%、26%、33%、19%、14%。降水对河流的产流贡献率约为22%,冰雪融水和地下水对河流的产流贡献率为78％。观测期内,除5月外,白天流量全部大于晚上流量,而且6-8月白天和夜晚径流之间的差值较大。老虎沟冰川区以裸冰消融为主,冰面湖较少而且小,汇流较快,储水性能并不明显。5-9月流量峰值和谷值平均分别滞后气温7.0 h、3.5 h、2.5 h、2.5 h和4.5 h,冰川排水系统也随着流量变化经历慢速-快速-慢速的变化过程。     

祁连山老虎沟流域强消融期径流对气候变化的响应

为定量研究老虎沟流域径流对气候变化的响应,利用老虎沟流域1959年和2014年强消融期（7月）的气象、径流数据,分析了强消融期气温、降水、蒸发、冰川消融量、径流（流域的径流深）等的变化,进而探讨了老虎沟流域强消融期气温分布和降水形态、流域蒸发和冰川消融对径流的影响。结果表明：老虎沟流域2014年强消融期径流比1959年多159 mm,增加了49.67%。2014年7月平均气温较1959年升高0.38℃,最低气温升高1.34℃。1959年和2014年7月降水量相差较小;老虎沟流域强消融期日降水和日径流之间呈负相关,蒸发量的变化较小,流域内祁连山站的混合态降水比例减少23.01%,导致降水转化为径流的比例增大;起决定性作用的是正积温, 2014年7月较1959年的正积温高11.71℃·d,主要由于2~4℃的气温日数增多导致正积温增加,从而加剧冰川消融对径流的补给。     

2005年5～7月珠穆朗玛峰北坡海拔6 523 m气象要素特征

依据2005年第4次珠穆朗玛峰地区综合科学考察队在北坡海拔6 523 m处设立的自动气象站资料,分析了5月1日~7月22日的气温、相对湿度、饱和水汽压、气压和风等气象要素每10 min和日记录的观测资料.结果表明,温度和饱和水汽压的平均日变化均为单峰单谷型,相对湿度平均日变化为单谷型,气压平均日变化为双峰双谷型,风速平均日变化呈现不对称的单峰型.在观测的83 d中,温度、相对湿度、饱和水汽压和气压在波动中逐渐增大,而风速不断减小,风向由南风逐渐向北风转变;相对湿度和饱和水汽压的变化幅度大,并有明显的局部差异性.与1960年5月份相比,2005年5月份的候平均温度、候最高温度和候最低温度都明显下降.     

珠穆朗玛峰北坡海拔6523m辐射平衡观测结果分析

利用2005年5月1日至7月22日在东绒布冰川海拔6523m的若普拉垭口架设的自动气象站获得的各辐射参数资料,分析了该地区总辐射、地面反射辐射、地面长波辐射、天空长波辐射的日平均变化和平均日变化,并计算了反射率和辐射平衡.结果表明:1)短波辐射的平均日变化都随着太阳高度角的增大而加强,并且总辐射和地面反射辐射的日平均变化有很好的相关性,观测期间二者的月平均值都在5月份最大.由于垭口新降雪较多,雪面的反射率也很高;2)天空长波辐射的平均日变化比地面长波辐射变化滞后2 h,且其日平均变化幅度比地面长波辐射的变化幅度大;3)净辐射的平均日变化随着太阳高度角的变化而变化,下午14:00时净辐射最大,其日平均变化在观测期间整体上有增大趋势.     

NCEP/NCAR 再分析资料在珠穆朗玛峰 -念青唐古拉山脉气象研究中的可信性

由于珠穆朗玛峰- 念青唐古拉山脉极高山区特殊的自然环境, 这一带的气象观测资料极其匮乏。2003 年在青藏高原南部念青唐古拉山脉(30^o24'44.3"N, 90^o34'13.1"E, 5850 m a.s. l.) 建立了自动气象站; 2005 年在珠穆朗玛峰北坡垭口(28^o01'0.95"N, 86^o57'48.4"E, 6523 m a.s.l.) 建立了自动气象站。利用这两自动气象站的观测资料与NCEP/NCAR 再分析资料进行对比, 检验NCEP/NCAR 再分析数据在喜马拉雅山脉-青藏高原南部一带的可行性。研究结果表明, NCEP/NCAR 再分析资料能够较好地反映气压和气温的天气尺度的变化。但是, 再分析的气压和气温值系统性低于相应观测值, 而且, 某种程度上, 低估了实际的变化幅度; 再分析天气事件, 在珠穆朗玛峰地区, 超前于实际观测一日发生, 而在念青唐古拉地区, 基本上是与观测事件同一日发生。由于受相似大气环流的影响, 珠峰和念青两者之间的观测资料、再分析资料都高度相关。