中国天山过去43年大气环境变化:来自冰芯草酸根记录的证据

中、低纬度地区山地冰川有机酸记录的研究是目前国际冰芯地球化学研究的前沿之一。中国天山乌鲁木齐河源一号冰川为一中纬度山地冰川。对其冰芯的草酸根含量的分析显示,其冰芯所记录的过去43 年草酸根变化的总体特征是在一个背景值基础上存在着含量的突变峰值。草酸根的背景值含量在1 ng/g左右,在部分冰芯段,其含量甚至低于测试分析的检测限;而大多数草酸根峰值的含量都达到或超过了10 ng/g。草酸根的平均含量为3.6 ±9.2 ng/g ( x±1σ, N=534),其中70%以上由峰值构成。50年代后期是草酸根的一个低值期,平均含量略高于本底值;至60-70年代达到最高值,平均含量为5.0ng/g;80年代草酸根平均含量又下降到接近50 年代后期的水平;至90年代回落到本底值附近。草酸根的主要来源是人类活动对大气所造成的污染。其过去43 年平均含量的变化大致与中国西部工业和环境保护事业的发展历程相一致,是西部区域大气污染变化的一种反应。     

我国冰川水资源状况及开发利用途径

我国是冰川水资源拥有大国之一。本文对我国冰川水资源特性、冰水化学特征及开发利用进行了综合分析论述。指出冰川水资源是以固体水库效应为基础的水资源体系,有必要重新认识冰川的水资源价值,并进一步开展冰川应用基础研究,为合理开发利用和保护冰川水资源提供依据。     

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.     

天山与珠峰冰芯草酸根的一致性及其环境意义

冰芯中草酸根记录的研究有助于对过去环境变化的认识.色谱分析表明,天山一号冰川所记录的过去43年草酸根的平均含量为3.6?9.2ng/g (x1s, N=534).草酸根具有一个含量约为2ng/g的背景值,在背景值基础上存在含量的突变峰值,多数峰值的含量超过10ng/g,且其增减过程多局限在1年之内.一号冰川与珠穆朗玛峰远东绒布冰川过去40年的草酸根记录具有相同的变化特征.虽然后者的平均含量是前者的7倍左右,但两冰川的草酸根峰值几乎具有一一对应的关系.这种对应关系表明两地区可能拥有同一个草酸根来源或同一类型的来源,因而具有时间上的同期性.草酸根含量的变化与南亚地区工业和经济发展以及环境保护事业的发展历程相一致,它直接或间接地来自人类生产和生活过程中对大气所造成的污染.     

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.     

Quantitative Response of Vegetation in Glacial Moraine of Central Himalaya

The snowline in Himalaya is rising ceaselessly due to regional and global climatic change. Upward rising of snowline leads to the formation of moraines. Due to extreme environmental conditions the existing vegetation of the moraine is scanty, rigorous and possesses different ecological adaptation. Ablation zone of the glacier is covered by a thick pile of supra glacial moraines and is characterized by several serrac ice sections, melting into pools of supra glacial lakes because of subsidence and fast degenerating nature of the glacier. Anaphalis triplinervis was observed to have highest importance value in ablation moraine zone. Here the species richness increased remarkably partially due to the invasion of plant species from lower alpine belt. The fresh lateral moraine displays distressed soil features with mosaic type of vegetation. Gaultheria trichophylla is a dominant plant species here and is associated with other stunted and cold resisting species. The old lateral moraine is dominated by Potentilla atrosanguinea with co-dominant species Iris kemaonensis and Danthonia cachemyriana.     

天山南坡科其喀尔冰川流域水化学侵蚀及大气CO_2沉降量分析

2004-06-21～2004-09-10对天山南坡科其喀尔冰川作用区河水、大气降水及冰川进行水化学采样和分析实验,计算了地壳源物质的化学侵蚀率和大气CO2沉降量.分析结果表明,大气降水中溶质补给率平均为60.7kg.(km2.d)-1,占流域总溶质通量791.2kg.(km2.d)-1的7.7%.冰川冰中溶质因冰溶解作用补给河水中溶质的补给率平均为60.2kg.(km2.d)-1,占7.6%.地壳源水化学侵蚀率为558.0kg.(km2.d)-1,占70.5%,是河水中可溶性离子的主要来源.其中,流出SO24-总通量为171.1kg.(km2.d)-1,主要来源于地壳水化学侵蚀补给,占90.6%,其次是大气降水补给,占5.6%;流出HCO3-总通量为308.9kg.(km2.d)-1,其中硫化物氧化作用导致碳酸盐水解补给的HCO3-为84.2kg.(km2.d)-1,在吸收大气CO2引起的碳酸化作用过程中,源于大气CO2的HCO3-与源于碳酸盐的HCO3-相等,均为112.3kg.(km2.d)-1,相当于暂时性吸收大气CO2通量为81.0kg.(km2.d)-1,占流域总溶质通量的14.2%.利用碳酸盐水解法计算的地壳溶质侵蚀通量为641.1kg.(km2.d)-1,比前者利用物质平衡原理计算过程中考虑与不考虑大气CO2沉降的结果分别相差14.9%和4.4%.本研究对于评估我国西部资料匮乏的冰川区的水化学侵蚀和冰川区对碳循环的贡献具有重要的示范意义.     

我国典型季风海洋型冰川积累区冰雪剖面的环境记录

运用多种方法,对白水1号冰川积累区冰雪剖面的主要阴、阳离子和δ18O的环境意义分析表明,受强烈淋溶作用影响,离子和δ18O的季节变化不明显,剖面离子浓度显著低于雪坑,离子流失量较大。NH4+年际变化最为显著,与丽江降水表现出相同的变化趋势,Mg2+和Ca2+浓度与冰雪剖面净积累量呈反向变化。分析表明,阴离子主要是湿沉降产物,阳离子主要是干沉降产物。该剖面所反映的13年δ18O比率变化介于-11.8‰～-14.6‰。冰雪剖面中δ18O与西南季风指数、冰雪剖面积累量、丽江降水和丽江气温呈反向变化,表现出显著的"降水量效应"。     

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。     

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。