玉龙雪山现代温冰川动态及其气候敏感性研究

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海洋型冰川(温冰川)处于我国低纬度温暖湿润的气候环境中,由于补给丰富、冰温高、底部有滑动,海洋型冰川运动速度相对较快,对气候变化反应非常敏感,是研究全球变化的理想介质。位于青藏高原东南端的玉龙雪山冰川区,是欧亚大陆距赤道最近的冰川区,也是海洋型冰川发育最为典型的区域之一。近年来随着野外试验和模型模拟的进步,大大提高了对物质平衡和气候变化过程相互关系的认识。通过对玉龙雪山海洋型冰川变化研究,可以更深层次的探究气候变暖背景下,冰川的快速退缩对区域环境和资源开发带来的影响,为决策者提供科学理论支撑;气候敏感性的研究可以对未来冰川变化趋势进行预测,此外,可以为区域水资源的评估提供基础资料。因此开展海洋型冰川区冰川变化及其气候敏感性研究具有重要的理论和现实意义。  本文根据2008年以来的观测资料,对白水1号冰川物质平衡特征、冰川温度和运动速度等冰川基本特征进行了研究。利用分布式度日模型,模拟了近5年来白水1号冰川物质平衡,对其气候敏感性进行了分析。此外,结合野外观测及已有研究成果,深入探讨了玉龙雪山冰川对气候变化响应形式与机制。主要结论如下:  (1)利用2008年以来的系统观测资料,对白水1号冰川基本特征进行了研究。通过物质平衡的研究发现,2008~2013年白水1号冰川物质平衡最大值仅为-907mmw.e.,最小值则达到-1872mmw.e.,近5年冰川累计物质平衡达到-6972mmw.e.。2009/2010年以来冰川积累区消失。白水1号冰川消融期主要集中于5月中旬至10月初,10月初至次年5月初为冰川积累期。2008/2009,2011/2012,2012/2013年4600~4900m范围内平均物质平衡梯度为1230mmw.e.(100m)-1。通过对冰川表层温度的研究发现,夏季冰温随深度增加而下降,在4~6m深度达到最小值,继续向下温度上升,最终接近融点,消融区活动层深度约为11m。冬季冰温随深度增加而升高,14 m深度冰温接近融点,冬季冰川活动层深度约为14m。冰川表层温度表现出明显的高度效应,相同深度随海拔上升冰温下降。冰川主流线上(观测范围4600~4900m),冰舌中部(4600~4700m)运动速度最大为46ma-1,冰舌上部4700~4800m范围内冰川运动速度基本一致,平均运动速度为36ma-1。粒雪盆(4800~4900m)运动速度最小约为25ma-1。粒雪盆的形状及冰川底部滑动是影响冰川水平运动速度的主要原因。年垂直运动速度与冰川表面水平运动速度分布不同,其大小主要与冰川表面坡度相关。最小值4ma-1出现在海拔4803m,附近坡度几乎为零;最大值12ma-1出现在海拔4773m,表面坡度是影响冰川垂直运动速度的主要原因。  (2)利用气象站与物质平衡观测资料,对白水1号冰川融冰/雪度日因子时空分布特征进行了研究。研究发现,随着气温的上升,单点融雪、融冰度日因子出现减小的趋势,仅在低温条件下可能出现较大的度日因子值。当海拔自4398m上升至4754m时,融冰度日因子自4.55mmd-1℃-1增加到14.34mmd-1℃-1。白水1号冰川融雪度日因子分布规律不同于我国已有报道冰川,6月中旬至7月中旬受液态降水的影响,冰川表面积雪在较短的时间内消融,某些海拔融雪度日因子值甚至大于融冰度日因子。度日模型模拟的物质平衡量随海拔高度的变化趋势与实测值基本一致,但总体来看,2008/2009和2009/2010年模拟值偏小,2010/2011年偏大,度日因子值的选取以及冰川区降水的观测可能是导致这一结果的主要原因。利用Nash-Sutcliffe效率系数对模型精度进行了检验,其NSE系数为0.74。当固态降水量不变,气温上升1℃时,白水1号冰川物质平衡亏损量增加943mmw.e.,平衡线高度升高143m。  (3)利用GIS和遥感技术对近期玉龙雪山地区冰川变化进行研究,结合已有研究成果研究了冰川对气候变化的响应,并对其原因进行了探讨。研究发现,玉龙雪山地区冰川已发生快速、大幅度的退缩现象。2009年,冰川区面积仅为4.42km2,与1957年相比面积减少了61.90%。有6条冰川完全消失分别为漾弓江流域的4号与5号冰川;大具沟流域的4号冰川;仁河流域的仁河2号、3号与4号冰川。玉龙雪山冰川对气候变化的响应极为敏感,主要表现为:冰川崩塌时有发生;冰裂隙的数量增加,规模扩大;冰川末端退缩速度加快,冰川边缘也呈现出加速退缩的趋势;冰川温度升高等。  (4)对丽江市近61年来的研究发现玉龙雪山地区气温上升明显,升温倾向率为0.14℃(10a)-1,白水1号冰川区海拔4800~5000m气温与1982年相比升高了1.5~2.5℃。通过近年来玉龙雪山实测降水发现,降水年际波动较大,尤其是冬半年降水量相差悬殊,且丽江市冬半年降水与玉龙雪山冰川区冬季降水关系不明显。通过分析发现,玉龙雪山地区冬半年降水与维西气象站记录数据关系一致性较好。研究发现,近几十年来,维西县降水量呈略微下降的趋势,尤其是近10年来,降水减少的趋势极为明显。因此,整体来看,玉龙雪山地区近10年来主要以高温、干旱天气为主,但气温的上升是导致玉龙雪山冰川变化最为主要的原因。
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