祁连山七一冰川物质平衡的时空变化特征

基于2011-2016年七一冰川的野外观测资料,结合气象站数据及1975-2015年的遥感影像,分析了冰川末端变化、物质平衡时空变化特征及其对气候变化的敏感性,结果表明：1975年以来,七一冰川末端持续退缩235 m,平均退缩速率为5.9 m/a,冰川面积减少0.13 km²（4.5%）。2011-2016年,七一冰川的平均物质平衡为-476 mm w.e.,平均ELA为4941 m a.s.l.,物质平衡梯度为2.9 mm/m。从季节变化看,受风吹雪和冰面升华影响,11月至次年3月冰川呈负平衡;4月和9月物质平衡受降水控制,随海拔变化呈现降水效应;强消融期（6-8月）物质平衡随海拔升高线性增加;消融期末由9月初延后至9月底。敏感性分析结果表明,物质平衡对气温变化的敏感性为-178.7 mm w.e. °C^-1 a^-1,对降水变化的敏感性为+2.93 mm w.e. mm^-1 a^-1。即61 mm的降水增加才能弥补暖季气温升高1 °C引起的冰川净物质损失。     

1959-2008年乌鲁木齐河源1号冰川融水径流变化及其原因

采用数理统计、 Morlet小波分析和Mann-Kendall突变检验对乌鲁木齐河源1号冰川1959-2008年径流序列进行分析,揭示了冰川融水径流的变化趋势、 周期特征和突变特性,并对径流与气候、 冰川变化关系进行了探讨。结果表明:乌鲁木齐河源1号冰川近50 a来径流增加趋势显著,特别是在1993年发生突变后,平均径流较1993年前增加了69.4%。径流序列第一主周期为15 a,第二主周期为6 a。在13~16 a时间尺度上看,1号冰川融水径流在未来的几年将继续保持偏多趋势,但是从5~7 a和超长期时间尺度上看则相反。冰川融水径流与冰川物质平衡、 年均气温、 消融期气温及年降水量存在良好的瞬时响应关系,其中消融期气温的振动对冰川融水径流振动能量贡献最大,在气温超过2 ℃时,径流将加速增长。物质平衡变化100 mm可引起河流径流变化22.9×10⁴ m³,1号冰川过去50 a累积物质平衡为-13 693 mm,相当于额外补给河流径流量3 135.7×10⁴ m³,约是年径流量的16.1倍。     

念青唐古拉山西段小冰期以来冰川变化

小冰期是指15世纪到20世纪早期之间一系列相对寒冷的气候波动阶段,研究小冰期以来的冰川规模变化,对于了解百年尺度上冰川变化及其气候指示意义具有重要意义。利用Google Earth和Arc GIS10.3研究了念青唐古拉山西段的现代冰川和小冰期冰川,统计了冰川的基本信息和小冰期以来的变化情况,分析了面积、高程、坡度和坡向因素对冰川变化的影响,探讨了平衡线高度变化的气候指示意义。结果表明:念青唐古拉山西段共发育现代冰川847条,总面积约689.71 km~2,共识别出小冰期冰川306条,总面积约746.12 km~2。小冰期以来冰川面积减少约31%,平衡线高度平均上升约58 m,冰川的面积、坡度和高程对冰川面积变化的解释率为71%,平衡线高度变化与印度季风关系密切。     

基于LiDAR、SRTM DEM的祁连山黑河流域十一冰川2000-2012年物质平衡估算

以祁连山黑河流域十一冰川为例,利用机载三维激光扫描数据（Light Detection And Ranging, LiDAR）和SRTM DEM数据,在LiDAR点云数据预处理、高程数据配准、校正、误差评估的基础上,建立基于大地测量法的冰川物质平衡计算流程。表明：2000-2012年十一冰川冰面高程变化为-7.47±0.92βm,变化率为-0.62±0.08 m·a^-1,估算十一冰川的年均物质平衡为 -0.53±0.07βm w.e.,累积物质平衡为-6.35±0.78βm w.e.,折合水当量约为（330.4±40.8）×10^4βm³;与其他典型监测冰川物质平衡进行对比和分析,论证了估算结果的可靠性;LiDAR数据具有非常高的精度和空间分辨率,目前关于其在冰川物质平衡研究中的应用很少,论文尝试将其应用于冰川物质平衡变化研究中,具有广阔的发展前景。     

祁连山中部素珠链峰地区冰川斑块动态分析

冰川斑块对气候变化的响应不仅表现在冰川长度和面积的变化,而且其格局在斑块数量、形状、平均欧几里德距离、连通度和最大斑块指数等指标上都发生了显著的变化.运用RS和GIS技术对祁连山东段典型地区2001-2009年间冰川斑块动态的分析表明:研究区冰川斑块面积减少了15.39%,面积<1 hm²的小斑块数量消失了50%以上,斑块形状指数在总体和分级层次上都呈减少的趋势,最大斑块的优势降低.由于小斑块消融和大斑块收缩,使斑块间平均欧几里德距离增加了16.56 m.斑块连通度具有尺度依赖性,当在阈限值<7 000 m时,2009年的冰川斑块连通度大于2001年;当阈限值>7 000 m时,趋势相反.7 000~8 000 m之间是尺度特征的转折点.从斑块动态变化来看,冰川斑块动态以消融斑块为主,消融面积为744.30 hm²,占起始面积的16.53%;新生斑块也同时发生,仅增加起始面积的1.15%.但是,消融和新生斑块发生的数量较多,分别为762和367个,冰川单个斑块面积大小与消融面积呈正相关.     

中国阿牙克库木湖水量变化及其驱动机制

融合卫星雷达测高（T/P、RA-2和Hydroweb）与光学遥感数据分析了一个长时间序列的阿牙克库木湖水位及面积变化趋势,并基于NDSI和监督分类的方法提取了湖泊补给冰川的面积。结果表明：阿牙克库木湖在监测期内逐年扩大,面积由1995年的624 km²逐年扩张到2015年的995 km²,在此期间水位总共上升了5 m。气温升高导致补给冰川持续消融,冰川面积由1994年的361.27 km²退缩到2016年的345.26 km²。区域气候的暖湿化是1995-2015年阿牙克库木湖水量增加的主要背景,流域降水量的增加对湖泊水位上升产生直接驱动,持续升高的气温导致的补给冰川消融对湖泊扩张具有重要的促进作用。此外,最大可能蒸散、高海拔降水（雪）、冻土融化等因素也对湖泊的扩张产生重要影响。总之,准确掌握阿牙克库木湖的水量及其对气候变化的响应,对深刻理解青藏高原北部边缘的水资源平衡研究具有重要意义。     

近50a来中国阿尔泰山冰川变化——基于中国第二次冰川编目成果

利用"中国冰川资源及其变化调查"项目最新冰川编目成果和中国第一次冰川编目结果,对中国阿尔泰山冰川近50 a变化进行分析。结果表明,1960至2009年期间,中国阿尔泰山地区冰川普遍退缩,冰川数量、面积与冰储量分别减少116条、104.61 km²和6.19 km³。与中国其他山系冰川变化相比,阿尔泰山冰川面积年平均减少率最大,是冰川退缩最强烈的地区。阿尔泰山冰川在各个朝向均呈退缩趋势,其中朝北向冰川条数与面积减少大于其他朝向,朝西向冰川变化最小。2 400~2 600 m、2 600~2 800 m和3 000~3 200 m三个海拔区间冰川条数和面积均呈减少趋势,其中2 600~2 800 m冰川退缩最为显著。冰川变化呈现出区域差异性,布尔津河流域冰川数量和面积减少最多,但在其他流域冰川条数减少与面积减少并没有保持一致性,小冰川大规模退缩(或消失)是导致阿尔泰山地区冰川变化区域差异的主要原因。阿尔泰山地区冰川退缩与气候变化关系密切。对研究区4个气象台站5-9月平均气温和10-4月降水变化分析表明,自1960年代以来,阿尔泰山地区5-9月平均气温显著上升,气温上升导致的冰川消融在一定程度上抵消了固态降水增加对冰川的补给。     

瑞典北部的冰川体积平衡与冰芯记录

冰川体积平衡与冰芯的联合研究可以提供详细的当前与过去气候变化信息，在这项研究中根据当前气候与冰川动变化状况分析了一段取自瑞典北部产马冰川(Marmaglaciaren)形成于小冰河期（1600－1900）的27.5m长的冰芯，当前增长的堆积率意味着北斯堪的纳维亚山区与本世纪早期相比气候上海洋性影响越来越多，受强烈的东西气候梯度和本地气候变化影响，冰川在当前变化上表现得各不相同，山脉西部块状冰川的增长幅度较大，而东部冰川地过去十年中体积并未增加，因为它们的体积主要由夏温度控制，而这个因素没有变化，当过去的气候变化由气候梯度的变化和海洋性与大陆性气候界线的东西移动体现时，我们在东部冰川中就拥有了非常好的具体代表性的温度记录资料，在马尔马冰川取样前利用雷达对35个瑞典冰川进行了温度分布测量，被调查的冰川中有43％在80－120m深处发现了干冰，如低于冰点的冰，因此在其它瑞黄冰川中寻找有用的古记录的可能性是非常好的。     

冈底斯中段冷布岗日嘎尔琼沟MIS3以来冰川重建及其平衡线高程估算

冰川与全球气候变化、水资源保护等有着密切关系。根据前人测得的嘎尔琼沟冰碛物¹⁰Be暴露年龄,以及冰川塑性流动理论重建深海氧同位素3阶段（MIS3）以来12次冰进期古冰川表面高程和厚度分布,并分别运用积累区面积比率法（accumulation area ratio,AAR）和面积-高程平衡率法（area altitude balance ratio,AABR）重新估算各期冰川作用的平衡线高程（equilibrium-line altitude,ELA）。结果显示：（1）该冰川面积从MIS3时期的18 km²减少为现在的7.5 km²,小冰期（Little Ice Age,LIA）以来锐减;（2）冰川体积从MIS3时期的1.909 km³减少为现在的0.703 km³,缩减1.206 km³;（3）ELA自MIS3以来上升296 m或227 m,MIS2早期以来上升220 m或178 m,末次冰盛期（Last Glacial Maximum,LGM）以来上升206 m或169 m,早全新世以来上升169 m或144 m,新冰期以来上升113 m或108 m,LIA以来上升79 m或85 m。通过区域对比发现,从30 ka BP开始,青藏高原总体上趋向干旱化,嘎尔琼沟冰进规模逐次减小是对干旱化气候背景的响应。新冰期研究区冰川萎缩速度加快,可能与青藏高原季风在同时期的显著减弱有关。     

南极拉森北部冰架表面物质损失机制探讨

基于解密航片、光学遥感影像以及卫星雷达测高数据,完成一个较长时间序列的拉森A和B冰架的范围及表面高程变化监测.在此基础上,结合NCEP/NCAR夏季逐月平均气温数据和GPCP全球降水数据这两种气象数据来探讨拉森北部冰架表面物质平衡机制.结果表明：随着气温的升高,拉森A和B冰架自1968年以来总共消失了14 000km²的浮冰.当前,拉森A冰架已经完全消失,拉森B冰架仅存2 000km².伴随着冰架的持续崩塌与退缩,拉森北部冰架展现出高程持续降低的趋势,而且拉森A冰架的降低速度（-0.45m/a）明显高于拉森B冰架（-0.09m/a）.作为冰架表面物质平衡估算的两个主要参数,拉森A冰架的夏季平均气温从1968年的0.16℃升高到近期的0.84℃;拉森B冰架的夏季平均气温从1968年的0.04℃升高到近期的0.66℃.过去几十年的降水量变化对拉森北部冰架表面物质累积产生的影响很小,反倒是夏季温暖的降雨进一步加剧该地区的表面物质负平衡.对于持续崩塌与退缩型的拉森北部冰架来说,其高程降低除了受到冰架表面冰雪融化与再凝结导致的积雪致密化驱动外,还受到冰架后退导致的背向应力减少,进而导致的冰架物质输送加快的深刻影响.总之,在全球气候变暖的背景下,拉森A和B冰架的表面物质体现出越来越明显的负平衡趋势.     

“十一五”乌鲁木齐市PM10浓度变化趋势及影响因素分析

对“十一五”乌鲁木齐市PM10浓度变化趋势及影响因素分析,结果表明污染治理措施成效显著,年均浓度和栗暖期浓度值呈下降趋势。但由于综合治理措施不到位,非采暖期浓度值呈上升趋势。     

基于QMEC分析的青藏高原不同类型冰川前缘地土壤微生物功能潜力

微生物通过多种功能代谢过程主导着因气候变暖裸露的冰川前缘地土壤元素的地球化学循环.以青藏高原的海洋型冰川、亚大陆型冰川和极大陆型冰川的前缘地土壤为研究对象,分析不同类型冰川前缘地土壤的微生物功能特征.依次选择玉龙冰川、天山乌鲁木齐1号冰川和老虎沟12号冰川作为三类冰川的典型代表,采用高通量功能基因芯片(QMEC)检测土壤微生物的功能基因特征.结果表明,在三类冰川前缘地土壤中,半纤维素降解基因和还原型乙酰辅酶A途径相关的碳固定基因丰度最高,三者主要的氮功能基因和氨化作用有关,磷、硫功能基因则主要与有机磷矿化过程和硫氧化过程相关.其中,水热条件较好的海洋型冰川的微生物功能基因的种类与丰度最高,其次为环境较为干燥的极大陆型冰川.三类冰川前缘地土壤的微生物功能基因结构的显著差异,证实了地理环境差异对微生物功能特征的影响,也为不同类型冰川前缘地土壤微生物的功能及其介导的元素地球化学循环研究提供了基础.     

天山东部雪冰中硝酸根浓度对中亚生物质燃烧的响应研究

研究了天山东部雪冰中NO3-浓度对中亚哈萨克斯坦生物质燃烧的响应情况.在天山乌鲁木齐河源1号冰川持续采集了52组表层雪与雪坑样本,分析了雪样中NO3-等成分的浓度,运用HYSPLIT模型模拟了空气轨迹,目的是考察雪冰中NO3-与2002年哈萨克斯坦草原大火的关系,探讨由生物质燃烧产生的NO3-在高海拔山岳冰川雪层中的沉...     

祁连山典型冰川雪冰主要化学离子特征及其环境意义

基于2011年在祁连山七一冰川和十一冰川采集的雪坑样品和2014年在八一冰川采集的表层雪样品,并结合2006年老虎沟12号冰川的研究成果,通过Pearson相关分析、主成分分析以及HYSPLIT(Hybrid Single Practical Lagrangian Integrated Trajectory)后向气团轨迹分析各冰川雪冰中主要化学离子特征,并探讨其反映的环境意义.研究表明:①祁连山各冰川雪冰中化学离子总质量浓度序列为七一冰川(31 014.2 μg/L)>十一冰川(17 157.1 μg/L)>老虎沟12号冰川(7 729.6 μg/L)>八一冰川(2 248.1 μg/L),整体上呈中段雪冰化学离子质量浓度大于西段的空间分布特征;各冰川雪冰中SO₄2-和Ca2+均为主要的阴、阳离子,Ca2+、SO₄2-载量在阴、阳离子中均居首位〔ρ(SO₄2-)/ρ(阴离子)为52.7%,ρ(Ca2+)/ρ(阳离子)为68.5%〕,除八一冰川之外的其他三条冰川间化学离子载量变化不大.祁连山冰川雪冰中主要化学离子分布存在显著的区域特征,其含量整体上高于高亚洲的大多数冰川区域,但与青藏高原东北部一些冰川相似,都有含量极高的Ca2+和Mg2+等阳离子.②Pearson相关性和主成分分析结果显示,地表矿物粉尘输入是该区域雪冰中化学离子最主要的来源,Ca2+和Mg2+含量的多寡可以指示地表矿物的输入状况;此外,柴达木盆地盐湖在夏季对Cl-和Na+的贡献较大,但在湖水蒸发较弱的其他季节对雪冰中化学离子的贡献并不显著,夏季ρ(Cl-)/ρ(Na+)在一定程度上可以反映盐湖离子输入的强度,NH₄+和部分NO₃-主要来源于人类活动排放.③HYSPLIT后向气团轨迹反演结果表明,到达祁连山区的大多数气团主要发源于西部,途径沙漠地区,是冰川化学离子输入的主要动力,也有部分季风气团来自印度洋等海域,为冰川区带来大量降水.      

1961—2010年阿拉善左旗气温和地温的变化特征分析

关于气温变化特征已有大量研究,但关于地温变化及其与气温的关系研究还较少。该研究以干旱区为研究区域,利用1961—2010 年阿拉善左旗平均气温和0~80 cm各层平均地温的逐月资料,采用气候倾向率、累积距平、信噪比等气候统计方法研究了近50 a 阿拉善左旗气温和各层地温的年代和季节变化趋势、地气温差变化、气候突变和异常年份以及气温和地温关系。结果表明：气温与各层地温有很好的相关性;与年均气温相比,地温对气温的放大程度除0 cm外随土层深度增加呈增加趋势。年、季平均气温和各层平均地温均呈显著升高趋势,但气温和地温的升温速率不一致;年均气温的升温率和升温幅度高于除0 cm外的各层地温变化;气温、0 cm 和80 cm 地温在冬季的升温最大,5~40 cm 地温在春季升温最大;春、夏季,随土壤深度增加,地温呈减小趋势,气温介于各层地温之间;秋、冬季,随土壤深度增加,地温呈增加趋势,气温小于除0 cm外的各层地温增加;气候变暖背景下,年均、夏、秋和冬季的气温比地温的响应更快,而春季各层地温比气温的响应更迅速。近50 a 各层年均地温(0 cm除外)和气温的温差减小0.3~0.8℃;随土壤深度增加,地气温差的减小幅度降低。年均气温和各层地温的气候突变出现在1980 年代和1990 年代,而气温和地温在四季大多无气候突变现象。四季气温和各层地温的异常年存在一定的对应性,而年均气温和各层地温的异常年份一致性较差。     

冰川水资源资产负债表编制实践

冰川是自然资源重要组分。因受认知所限,当前水资源资产负债表编制中尚缺乏对冰川资源的考虑。参考水资源资产负债表编制案例,结合冰川水资源自身特征,构建了冰川水资源资产负债表。研究表明：冰川水资源的独特性使其资产负债核算与其他类型水资源存在差异;冰川水资源资产包括水量资产和水域资产,即冰川冰储量和冰川融水径流量,冰川面积和冰川融水水域面积;冰川水资源负债主要来源于人类活动造成的冰川水资源消退和过耗、冰川融水环境损害和由此导致的冰川水资源服务衰退。青藏高原大江大河源区是冰川水资源负债区,而其负债却成为中下游的收益。应建立国家或下游为主导的水资源补偿机制,以冰川水资源流量变化为依据,统筹管理青藏高原大江大河源区流域水资源,适度对源区进行冰川水资源价值补偿。