祁连山北坡流域冰川物质平衡波动及其对河西水资源的影响

祁连山北坡各流域发育有现代冰川 2 166条 ,总面积 13 0 8km2 ,冰储量 60km3,冰川融水补给河流约 8× 10 8m3·a-1,占河西地表总径流量的 11% .近 4 0a来 ,东段石羊河流域冰川物质平衡 (Bn)呈较大负平衡 ,Bn在 - 80～ - 12 0mm间 ;西段的讨勒河、疏勒河和党河流域冰川具正物质平衡 ,Bn在+ 5 0～ + 90mm ;黑河流域的冰川处于过渡区 ,其冰川物质平衡多年平均在 - 4 0～ + 4 0mm间 .冰川物质平衡的变化直接影响着河流径流的变化 ,洪水坝河、党河和昌马河的冰川融水补给率达 3 0～ 4 0 %以上 ,东大河、大渚马河、马营河和讨勒河的补给率在 12 %～ 14 %之间 ,而西营河和梨园河仅有 7%左右 .冰川物质平衡逐年变化显示 ,2 0世纪 5 0～ 70年代冰川以负物质平衡为主 ,80年代开始向正的平衡开始转化 ,90年代以正平衡为主 ,主要是冬季气温上升引起的降雪量增加的结果 .在全球气温变暖情景下 ,东段冰川物质平衡将呈增加的趋势 ,西段冰川物质平衡将呈下降的趋势 ,将使西段以冰川融水补给的河流径流增加 ,而东段石羊河流域径流下降明显 .

青藏高原冰川资源及其分布特征

:在全部完成中国冰川编目的基础上 ,精确统计了青藏高原发育有现代冰川 3 6793条 ,冰川面积4 9873 4 4km2 ,冰川冰储量 4 561 3 857km3,分别占我国冰川总数的 79 4 %、84 0 %和 81 6% ,是世界上中低纬度地区最大的现代冰川分布区。青藏高原现代冰川主要分布在昆仑山、喜马拉雅山和喀喇昆仑山 ,其数量和规模占冰川总数的一半以上。由于气候和地形要素的不同组合 ,除念青唐古拉山和冈底斯山外 ,山脉北坡冰川在数量和规模上均大于南坡。青藏高原冰川形态类型齐全 ,悬冰川数量最多 ,占总数的3 9 3 % ;而大型的山谷冰川仅占高原总数的 4 6% ,但其面积和冰储量分别占高原总数的 3 3 5%和4 8 6%。大型山谷冰川面积大于 1 0 0km2 的冰川有 2 1条 ,喀喇昆仑山北坡的音苏盖堤冰川长 4 2km ,冰川面积达 3 79 97km2 。青藏高原现代冰川折合成淡水约有 3 92 2 8× 1 0 8m3,是青藏高原地表径流总量的 1 0 8倍 ,是巨大的优质淡水资源。初步计算 ,每年可提供冰川融水 50 4× 1 0 8m3补给河流。青藏高原冰川水资源在各大水系的分布上不均匀 ,海洋性冰川区冰川融水径流模数远大于大陆性冰川区。

气候变暖背景下祁连山七一冰川融水径流变化研究

本文利用2006年实测水文数据,找出冰川自动气象站气温与冰川融水径流量关系,并根据酒泉气象站与冰川末端气象站气温关系,重建1960～2004年七一冰川融水径流资料。近40多年来,酒泉站气温增加幅度为0.24℃/10a,冰川融水量增加幅度为0.076×106m3/10a,冰川融水量随气温增加明显。利用气候突变分析发现,气温发生突变点为1996年,1996～2004年冰川表面年平均气温比1960～1995年间高0.41℃,年冰川融水量1996～2004年比1960～1995年增加了0.41×106m3(增加26.9%),冰川融水径流量在气候变暖背景下变化显著。

藏东南泥石流沟纵剖面演化的最小功模式

西藏东南地区的泥石流可分为雨水、冰雪融水和冰湖溃决等 3种成因类型 ,其沟谷纵剖面演化均遵循最小功原理 ,即通过调整坡降使流速增大 ,表现为单位流体的全程流速平均值懕与纵剖面形态指数Ｎ正相关 :懕∝ｆ(N) ,对雨水型泥石流沟 ,流速函数 f(N) ={ 1 3- 2 [(N +1) (N +2 ) (N +3) ]} 1 2 ;对融水型泥石流沟 ,f(N) ={ 2 3- 2 [(N +1) (N +3) ]} 1 2 ;对溃决型泥石流沟 ,f(N) =[N (N +1) ]2 3。在泥石流沟谷演化进程中 ,与懕值由小变大相应 ,N值由小变大 ,沟谷纵剖面从上凸抛物线形变为下凹抛物线形 ,泥石流沟谷地貌演化阶段按泥石流孕育阶段、发展阶段、旺盛阶段、衰减阶段的顺序演替。以藏东南典型泥石流沟作为实例 ,检验了上述沟谷地貌演化的模式与规律。

新疆南疆周边高山冰川融化及其未来水资源安全风险

高山冰川的季节性融水是中国新疆南疆地区重要的水资源补给。全球变暖使得冰川持续退缩、冰川融水增加,显著影响南疆生态环境和社会经济。当前冰川变化研究仅对南疆少数流域山区的融水径流进行了预测,缺乏对冰川融水峰值的精确预测,不能精确确定流量拐点出现的时间范围,且受限于数据精度,存在模拟结果不准确的情况。本研究应用月尺度的度日模型,估算1961—2019年南疆主要流域的物质平衡和冰川融水径流,并基于研究区范围内各流域的历史气候变化趋势设置情境,预估和分析未来60年各流域内可能的冰川物质平衡和融水径流的变化趋势,预测冰川融水可能出现拐点的时间节点。结果表明:(1)阿克苏河、渭干河和叶尔羌河流域自1961年开始,冰川长期保持物质亏损状态,而和田河和克里雅河流域则在20世纪90年代之前冰川物质正平衡,略有积累,90年代以后物质亏损严重,2000年之后为各流域物质亏损最严重的时期。(2)各流域60年来累积物质平衡分别为-17.5 m、-12.4 m、-14.2 m、-5.0 m和-0.9 m。(3)各流域冰川持续融化,但融水径流增加趋势不一致,预测阿克苏河流域冰川融水在2050—2060年将达顶,叶尔羌河流域冰川融水径流量在2070年后呈现逐步减少的趋势,其他三个流域在2080年之前冰川融水一直稳定增加,但增加趋势逐渐趋于平缓。研究结果有助于指导南疆地区水资源管理与合理利用、有效预防自然灾害。

近50年新疆天山奎屯河流域冰川变化及其对水资源的影响

基于地形图、遥感影像、气象与水文资料,对气候变化背景下奎屯河流域近50 a冰川变化及其对水资源的影响进行了研究。结果表明:1964~2015年该流域冰川面积减小了约65.4 km2,冰储量亏损了约4.39 km3,且2000年后冰川消融与退缩加快。消融期内正积温增大带来的冰川物质支出(消融)高于源自年内降水的冰川物质收入(积累)是造成该流域冰川消融与退缩的主要原因。1964~2010年该流域径流年际变化总体呈上升趋势,1993年后径流增加趋势显著,且周期性丰枯变化发生了改变。52 a间该流域冰储量亏损引发的水资源损失量达39.5×108m3,年均亏损量约占多年平均径流量的12%,且20世纪80年代后冰川融水在径流中所占比重增大。

南华盆地南沱冰期海水氧化还原特征

新元古代冰期冰盖可能覆盖整个地球表面,冰期海洋环境条件以及真核生物如何度过“雪球地球”的极端环境条件,是学术界普遍关心的科学问题。同冰期化学沉积岩的缺乏,严重制约了对冰期海洋环境的了解。贵州东部南沱组中发育的同冰期白云岩,为探讨这一时期海洋氧化还原环境提供了理想的材料。利用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)对采集于贵州松桃一钻孔岩心南沱组中同冰期白云岩进行了稀土和微量元素分析,结果表明:研究区南沱组白云岩稀土元素含量在(10.33~67.91)×10^(-6)之间;Ce/Ce^(+)值范围为0.72~1.12,平均值为0.97;Fe含量(1470~37200)×10^(-6),平均值为9902×10^(-6);Mn含量(4040~17500)×10^(-6),平均值为10476×10^(-6)。白云岩中高的铁、锰含量以及Ce无异常,反映南华盆地南沱冰期海洋基本处于富铁缺氧的状态。与贵州其他两个钻孔岩心中南沱组白云岩的沉积特征和Ce异常特征的对比分析表明,南华盆地南沱冰期近岸海水氧化程度较高,可能反映了冰川融水是同冰期氧气进入海洋的重要渠道,有氧的滨海区域可能为冰期真核生物提供了栖息场所。

GRACE卫星的冰川消融与水储量变化探讨

针对青藏高原地区的冰川消融会影响发源于该地区的长江流域水储量变化这一情况,该文对二者的相关性进行深入研究。基于GRACE卫星2004—2010年重力数据,联合水文模型,利用水量平衡法,计算得到青藏高原地区冰川消融的平均速率为0.369cm/a,表明青藏高原冰川正在以较大速率消融;进而反演建立青藏高原和长江流域两个区域质量变迁的时间序列,计算得到两个区域的平均变化速率分别为-0.095cm/a和0.381cm/a,表明青藏高原地区的质量在以缓慢的速率减少,而长江流域水储量具有逐年增加的趋势且变化速率更大;最后通过分析计算结果,得出青藏高原地区冰川消融对长江流域水储量变化的贡献占其整个水量变化的20%。

基于流量监测的西藏东南部然乌湖水量平衡季节变化及其补给过程分析

青藏高原分布着亚洲大陆最大的湖泊群,其湖泊变化对气候变化响应敏感。基于遥感数据的湖泊面积变化不足以反映外流湖对气候变化的响应,需借助湖泊水量平衡过程分析来进一步研究各补给要素的变化。本文利用2015年4月-11月然乌湖水文气象监测数据,通过建立流量—水位关系,依据连续的水位数据重建了观测期内然乌湖主要径流的水文过程线,并结合SRM模型分析了然乌湖的水量平衡过程及季节变化。结果表明,观测期内然乌湖入湖水量约为18.49×10~8m^3,其中冰川融水约为10.06×10~8m^3,冰川融水占然乌湖补给的54%以上,湖面降水、湖面蒸发对湖泊水量平衡过程影响微弱。流域降水对湖泊的补给具有明显的季节特征。春季受西风南支扰动影响,然乌湖地区降水量大,降水是春季然乌湖的主要补给源。夏季和早秋由于气温升高,冰川消融量大,冰川融水是湖泊补给的主控因素。在未来气候变暖的条件下,冰川融水将会在湖泊补给中占据更大比例,并可能使得流域内的冰湖水量增加,产生潜在灾害风险。