冰冻圈变化对我国生态环境的影响

冰冻圈是指地球表层存在的固态水体,主要由两极冰盖、海冰、山地冰川、冻土、积雪、湖冰、河冰等组成。我国冰雪冻土分布广泛,与我国社会经济发展有密切关系。     

气候变暖令美国家公园“变色”

迅速变暖的气候使得阿拉斯加的国家公同正发生变化：永久冻土融化引发泥石流,阻住要道;冻土上冒出的高高的灌木丛遮挡了四周景色,冰川也融化失色,并且带来水灾的危险。     

长江江源地区冰川冰、雪、水的化学特征

长江是我国第一大河,也是世界著名的第三大河。她发源于青藏高原唐古拉山主峰各拉丹冬雪山西南侧的姜古迪如南支冰川,江源地区包括通天河和楚玛尔河汇合口以上的广大区域,区内自北而南有楚玛尔河、沱沱河和当曲等主要支流,构成扇状水系。本区地处青藏高原腹部,地势高而寒冷,高山区现代冰川和多年冻土广泛发育,自然环境独具特色。     

祁连山七一冰川融水化学组成及演化特征

2006-06～2006-07在祁连山七一冰川采集冰川冰、冰面融水、侧碛河及冰川融水径流样,分析了样品中主要可溶离子浓度、pH及电导率.结果表明,所有样品的pH介于8.05～8.79之间,电导率分布在32.4～134.4 μS·cm-1之间.不同水体中主要可溶离子浓度顺序为:冰面融水＜侧碛河＜七一冰川水文总汇点,水化学类型也由HCO3-Ca2 型演化为(HCO3 SO2-)-(Ca2 Mg2 )型.几乎所有样品中主要可溶阴、阳离子浓度序列为:HCO3＞SO2-4＞CI-＞NO-3,Ca2 ＞Mg2 ＞Na ＞K ,以碳酸盐风化产物为主,也有部分硫酸盐贡献.由于受到各种物理化学因素影响,在水岩作用过程中MG2 和K 浓度增加速率大于Ca2 和Na ,不同于其在地壳中的丰度.七一冰川区融水中离子浓度空间变化主要受水岩作用时间控制,气温影响下的冰川消融量的大小是水化学时间变化的主要控制因素.     

帕米尔高原冰川流域碎屑颗粒的铀同位素组成及其对沉积物搬运的指示

铀(U)同位素作为一种新的地球化学示踪手段,被逐渐用于研究陆地和海洋沉积物的搬运过程。然而,这一新技术能否有效指示不同环境中各类沉积物的搬运还需更多流域数据的支持。本文选取位于帕米尔高原东北部具有显著海拔梯度和气候差异的盖孜河冰川流域作为研究对象,通过该流域河流沉积物细颗粒中的U同位素的活度比((~(234)U/~(238)U)_(AR))的空间变化,探索U同位素指示内陆冰川流域沉积物搬运的可行性。流域内河流沉积物的矿物组成以石英和长石(占51%—77%)为主,表明较弱的风化作用。流域内受冰川侵蚀控制的上游山区支流康西瓦河和木吉河沉积物的(~(234)U/~(238)U)_(AR)范围分别是0.990—1.017和0.988—1.009,盖孜河中下游段河流沉积物的(~(234)U/~(238)U)_(AR)则为0.913—0.997。从上游山区至中下游段显示了一个明显的下降趋势,指示了沉积物搬运过程中(~(234)U/~(238)U)_(AR)的确发生了系统的变化。然而,盖孜河流域碎屑颗粒比表面积和分形维数计算得到的反冲损失参数太低,未能利用U同位素破碎年龄模型获得合理的沉积物搬运时间,该模型如何用到冰川流域尚需更多的研究工作。     

秦大河

正秦大河,冰川学家和气候学家,中国科学院院士,第三世界科学院院士。他是中国徒步横穿南极第一人,长期研究冰冻圈科学与全球气候变化,创建了冰冻圈科学国家重点实验室。1989年,当时在中国科学院兰州冰川冻土所(现中科院西北研究院)工作的秦大河,受中国国家南极考察委员会派遣,参加由中国、法国、美国、原苏联、英国、日本6个国家的6名科学家和探险家组成的"1990年国际横穿南极考察队"。在这次南极考察中他以科学家的身份参加,主要承担南极冰盖现代冰川冰面特征、雪层剖面观测和采集雪样等     

莱茵河流域综合管理成功经验的启示

莱茵河发源于阿尔卑斯山的冰川,全长1320 km,流经意大利、奥地利、瑞士、列支敦士登、法国、德国、比利时、卢森堡、荷兰9个国家,在荷兰汇入北海。在20世纪50年代到70年代初,莱茵河因受工业污染而水质恶化,直到80年代初,莱茵河一直被称为"欧洲下水道"。流域各国为了全面解决菜茵河流域水环境治理问题,建立了"保护莱茵河国际委员会"(Intemational Commissionfor the Protection of the Rhine,简称     

气候变化及其对阿尔卑斯山脉冰川和永久冻土的影响

20世纪期间直到80年代中期，欧洲阿尔卑斯山脉气候变化的特征是最低温度升高了大约2℃，最高温度升高较小，降水几乎没有变化趋势，日照时数普遍减少，最剧烈增温出现在40年代，接着是在80年代，从20世纪80年代早期开始的变暖比同期发生的全球变暖具有更大的幅度，总体平均达到了1℃，个别地点达到了2℃，这些变化对冰川和冰缘带产生了明显的影响，自从上世纪中叶，即“小冰期”末以来，欧洲阿尔卑斯山脉的冰川损失了表面积的30％－40％以及原来体积的一半左右，20世纪70年代中期，估计欧洲阿尔卑斯山脉总的冰川体积大约为130km^3，但是自从1980年以来，强烈的负向物质平衡使这些留下来的冰体积又额外损失了大约10％－20％，如今阿尔卑斯山脉冰缘永久冻土的面积与冰川的面积不相上下，冻土面积必然也受到了影响，但是其长期进化却鲜为人知，利用具有20－km水平网格的区域气候模型（RCM）模拟CO2加倍情形下的高分辨率气候，得出了结果是冬季气温通常较高，冬季降水量变大变强，但是夏季却更为干旱，在这些情形下，阿尔卑斯山脉可能在数十年时间内失去大部分冰川覆被，寒冷的高海拔主冰雪地区的变暖将变得明显，并且阿尔卑斯山脉永久冻土的下降将会上升几百米，在水循环，物质坡移过程，沉积通量以及植被生长环境中将产生显著的不衡，对那些直接涉及这些变化的过程，主要的挑战将是适应调整和加速的环境演化,对某些过程，特别是径流形成和坡地稳定过程扣改进的认识将逐渐代替经验知识，鉴定未来计划的不确定性，最优先考虑的应当是适宜的计划。     

冰冻圈与环境

冰冻圈与大气圈、生物圈、水圈、岩石圈一起,堪称地球地壳表层的五大圈层。冰冻圈主要包括冰川、积雪、海冰、河冰、湖冰以及长期冻土和季节性冻土组成,重要成分是低温下形成的固态水。冰冻圈分市广泛,除了高纬度的极地地区外,在中、低纬度高山与高原地区到处可见。冰冻圈大小几何?据统计,冰盖占全球海洋面积的7％、占陆地总面积的11％;季节性冰雪通常在1月份寒冷季节占陆地面积的15％,而常年冰土则占陆地面积的24％。有兴趣的读音不妨按照这些比例算一算,准是个天文数字。如     

新疆叶尔羌河突发性洪水初步研究

叶尔羌河发源于昆仑山和喀喇昆仑山区,是新疆第三大河。近30年,每2—3年发生一次突发性洪水,给下游人民造成很大灾难。 本文阐述了该洪水的特性,时空分布、演进情势及峰量变化,加之分析气象资料、地质地貌条件,首次提出突发性洪水成因于冰川阻塞湖泄洪,其策源地位于克勒青河上游的克亚吉尔特索湖和特拉木坎力湖。随着冰川的衰退,阻塞湖将逐渐缩小。     

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。     

景观带尺度高寒区水文特征时空变化规律研究

目前高寒区景观带尺度水文规律的研究还非常薄弱.同位素技术被用来甄别高寒区不同景观带冰川、积雪、冻土、地表水、地下水和降雨等对径流的贡献组合及其时空变化规律,旨在揭示各景观带的水文规律.结果表明马粪沟流域雨季降雨量大,温度效应显著,易发生再次蒸发,致使各水体δ18O和δD较高.干季气温低,降水多为固态,蒸发弱,不易受到再次蒸发和周围水汽交换影响,致使各水体δ18O和δD相对偏负.降雨和各水体在雨季富集重D和18O,干季较贫重同位素,存在季节效应.降雨存在高程效应,δ18O=-0.005 2 H-8.951,R=-0.917 2;δD=-0.018 5 H-34.873,R=-0.876 3.流域各景观带各水体在雨季和干季均不存在高程效应,是因为出山径流均非以降雨直接补给为主,受冰川、积雪和冻土等冻融过程影响,降水、融水、地表水与地下水等相互转化,导致同位素特征发生变化,混合和蒸发效应是其同位素变化的主要控制因素.     

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.      

温升和动荷载作用下寒区冻土动应力-动应变响应规律

青海西部冻土路段公路受温升作用和车辆动荷载的影响,灾害频发,为保障寒区公路的安全运营,开展温升和动荷载作用下冻土的动应力-动应变响应规律研究十分必要。以青海S101公路路段冻土路基土为研究对象,利用正交试验设计方法对冻土进行GDS(Global Digital Systems)动三轴试验,得到不同温度、不同荷载工况下影响冻土强度的最不利影响因素组合,探讨了温升和动荷载作用下冻土的动应变、动应力幅值的变化规律。试验结果表明:由同一初始环境负温度进行梯度升温时,同一动应变下,冻土的动应力随梯度升温值的增加而减小,冻土极限破坏动应力随升温梯度值的增加而减小,冻土的动应力-动应变曲线呈抛物线型;-2℃为该路段冻土的高低温界限;对冻土的动应力-动应变关系曲线进行拟合,符合改进的Hardin双曲线模型;冻土的破坏动应力与频率存在线性正相关关系;冻土的动应变受频率的影响明显。该研究结果可为类似地区冻土路段设计、施工及灾害防治提供参考。     

环境地学

具有较强的持水性、保水性、肥效性的优点,作为沙漠土改良剂优于风化煤,在一定灌溉条件下能够产生有利于植物生长的良好生态效应。表5参3(卢玲)X144 9701987长江源区沙化现象初步探讨/阎水玉(兰州大学环境质量评价研究中心卜·//长江流域资源与环境/中科院自然与社会协调发展局一1996,5(4)一362~366环信X一122 针对长江源区楚玛尔河、北麓河、沱沱河三大支流区域不同程度的沙化现象,初步探讨了沙化类型、特征和分布;沙化的历史演变;沙化因素以及沙化的环境意义。指出沙化是在高寒干早的气候条件、丰富的物源条件、独特的冻土条件和人为因素…     

青藏高原内陆典型冰川区"冰川-径流"汞传输过程

为研究青藏高原内陆典型冰川区"冰川-径流"汞输送过程,于2011年8月15日~9月9日对青藏高原内陆念青唐古拉山脉扎当冰川-曲嘎切流域内雪坑、冰川融水以及径流进行了采样,检测了不同环境介质中汞浓度,并分析了不同介质中汞的控制因素及输送过程.结果表明,扎当冰川-曲嘎切流域内雪坑、冰川融水以及曲嘎切径流中总汞浓度分别为(3.79±5.12)、(1.06±0.77)和(1.02±0.24)ng·L-1,处于全球背景水平.不同环境介质中均以颗粒态汞为主,受到总悬浮颗粒物和径流量的控制.随着气温升高,冰川消融,受其补给的河流径流量增加.不同环境介质间,从冰川末端融水到曲嘎切下游河水,总汞浓度峰值时间分别是14:00、16:00和20:00以后,体现了汞在"冰川-径流"环境系统中随冰川消融、径流量变化的释放和传输过程.冰川补给河流汞的传输受多种因素制约,气候变化背景下,冰川消融和径流增加带来的侵蚀将在汞释放及其向下游传输发挥日益重要的作用.     

昆仑山木孜塔格地区冰川发育水汽来源探讨

统计昆仑山的木孜塔格峰及其周围214条现代冰川朝向、面积、长度和坡度等地形学特征,发现N、NW和NE朝向冰川数量多、以长度小于1 km小型冰川为主,长度5 km以上冰川仅占4.6%。E、SE和S朝向冰川数量少,但长度较大,且坡度相对平缓,冰川面积也较大。SW和W朝向冰川发育则受山脊走向和局地地形影响。利用TRAM、THAR和AAR三种方法计算各坡向长度1.65 km冰川物质平衡线高度(ELA),结果显示:N和NE朝向冰川ELA平均值明显低于其它坡向;茫崖、小灶火、若羌和且末气象站2011—2015年最大风速的风向和降水统计资料显示木孜塔格地区可能受来自东北方向气流的影响。据此推断,木孜塔格地区偏西北坡冰川发育可能受西风气流影响,而偏北坡和偏东坡冰川发育则可能受来自东北方向气流的影响。     

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.     

中国冰川旅游资源开发模式与对策研究

中国冰川资源规模巨大,形态各异,在国内旅游市场中具有绝对的垄断性地位。然而,我国冰川旅游发展却较为缓慢,景点稀少,与冰川资源禀赋极不相符,与国外冰川旅游发展差距较大。冰川旅游资源的吸引功能并非由冰川旅游单体决定,往往由冰川及周边景观的组合程度大小决定。鉴于此,中国冰川旅游需要改变以往冰川观光和其他单一景点开发模式,进而向冰川、雪山、森林、草甸、湖泊、峡谷与民族文化组团式开发转变,通过冰川与其他景观的组团式开发模式,扩展其冰川旅游类型与内涵,延伸其高山带山地旅游产业链,提升我国冰川旅游产品品牌价值,以此为我国冰川资源优势转变为经济优势提供理论与实践支持。     

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。