东帕米尔高原地表辐射收支及地表反照率特征

利用东帕米尔高原塔什库尔干国家基本气候站2020年6月至2021年6月观测的辐射数据,分析了东帕米尔高原不同时间尺度和不同天气条件下各辐射通量及地表反照率变化特征。结果表明:(1)各辐射通量在逐日均值变化上呈“V”型曲线;向下短波辐射、向上短波辐射、向下长波辐射、向上长波辐射和净辐射年曝辐量分别为5001.6,1370.3,6090.7,8550.8和1189.0MJ·m^(-2);在季节尺度上,各辐射通量总体表现为夏季>春季>秋季>冬季,而向上短波辐射在冬季最高。(2)不同天气下,辐射通量也不同,晴天时,各辐射通量变化均为较平滑的单峰型,少云、多云时均为不规则单峰型,降水时,除冬季外均为多峰型,辐射通量均值变化表现为晴天>少云>多云>降水。(3)地表反照率在观测期间平均值为0.29,最大值出现在1月,最小值出现在7月,分别为0.58和0.24;在季节上表现为冬季最大,夏季最小;春、夏、秋季地表反照率呈"U"型,冬季为倒"U"型;降雨时地表反照率下降,降雪时则地表反照率上升,说明不同降水类型对地表反照率影响不同.

东帕米尔高原冰川花岗岩漂砾风化穴初步研究

通过对东帕米尔高原一冰碛平台上花岗岩漂砾风化穴的仔细观察,根据发生部位和形态特征对风化穴进行分类,并结合当地地形、气温、降水等自然条件对风化穴的成因进行分析,初步认为本区花岗岩漂砾风化穴的主要类型为边墙形、蜂巢型、底穴型、沟槽型,是温差风化(含寒冻风化)、盐风化和山谷风侵蚀综合作用的结果,其中谷风侵蚀在边墙型风化穴形成过程中起主导作用.

东帕米尔及邻区古生界基性火山岩地球化学特征与构造属性

西昆仑山库地、乌依塔格地区的超铁镁质岩及基性火山岩的岩石化学、微量元素、稀土元素特征表明:在震旦—早古生代时期塔里木板块南部的被动陆缘上存在一个扩张规模有限的边缘海洋盆;而在喀喇昆仑山南带的明铁盖地区下二叠统的深海相的硅质岩、纹泥岩、滑塌堆积物及基性火山岩岩石化学、微量、稀元素特征表明,是属于塔里木板块南部活动大陆边缘上的弧后盆地,陆壳的增生是以软碰撞的方式实现的.

东帕米尔高原喀拉库勒湖的成因及其年代

喀拉库勒湖位于东帕米尔高原的康西瓦河流域.研究区的地质构造资料显示,断层活动形成的慕士塔格-公格尔山之间的断层谷是喀拉库勒湖形成的基础.对本区的地貌考察得知,源自慕士塔格峰东坡和公格尔山西坡的古冰流曾数次占据整个河源区,形成规模较大的山麓冰川.现存的喀拉库勒湖为一冰碛堰塞湖,其形成时间与最后一次古冰流填充河源区,阻塞慕士塔格峰西北侧自西南向东北汇入康西瓦河的阔克萨依克河水流的时间相一致.应用OSL测年技术对采自喀拉库勒湖外围冰碛丘陵中的砂质透镜体进行定年,获其年代范围为(26.8±1.3)^(41.7±4.4)ka.结合本区已有的ESR年代学资料(37.8±3.6)^(48.2±4.6)ka、邻近区域的古气候记录以及我国西部第四纪冰川演化序列综合分析可以得出,喀拉库勒湖主要形成于末次冰期中冰阶,时间上可对应于MIS 3中期.

三种趋势分析法在东帕米尔高原降水特征分析中的应用

基于东帕米尔高原3个气象站近58年(1961—2018年)逐月降水量资料,借助创新性趋势分析(innovative trend analysis,ITA)法、Mann-Kendall(M-K)非参数检验和Sen’s斜率估计法分析了东帕米尔高原降水量的变化趋势。结果表明:三种分析方法得出的结论具有一致性,近年来东帕米尔高原降水量呈增加趋势。Sen’s斜率估计法分析得出有69.44%的月份降水呈增加趋势,11.11%的月份呈减少趋势;M-K法分析得出有75%的月份降水呈增加趋势,22.22%的月份呈减少趋势;ITA法分析得出有94.44%的月份降水呈增加趋势,5.56%的月份呈减少趋势。三种方法在分析过程中也存在着差异性,如利用Sen’s斜率估计法分析塔什库尔干气象站点时有5个月无变化趋势,与其他两种方法分析结果差异较大。而ITA和M-K法较为准确地辨识时间序列的变化趋势,且不受异常值影响;三种分析方法中,显著性趋势最强的是ITA法,其次是M-K法,Sen’s斜率估计法表现较为一般。其中,ITA分析法有63.89%的月份通过了0.10的显著性水平检验,M-K有25%的月份通过了0.10的显著性水平检验。相较于传统分析方法,ITA的优势在于,它能够给出不同月份不同级别降水量增加或减少的范围和趋势,所以可以有效地识别传统检验无法确定的隐藏的微趋势,更有助于分析水文气象方面数据系列的变化趋势。

1989-2020年基于Landsat的东帕米尔高原冰川运动速度数据集

冰川运动与冰川物质平衡、冰川厚度、温度状态、冰川水文特征等密切相关。在气候变化的影响下,冰川运动速度控制冰量输送变化从而引起冰川长度、面积、厚度变化的响应,因此对冰川运动长时间监测至关重要。传统测杆数据无法获取区域尺度范围的冰川运动速度数据,遥感技术的快速发展为冰川运动遥感监测提供了丰富的数据源。东帕米尔高原发育大量冰川,是下游喀什地区水资源源区,对未来社会经济发展、生态文明建设都具有重要意义。本研究收集了1989–2020年Landsat 5、7、8影像,基于特征匹配法提取了东帕米尔高原冰川运动数据集(GeoTIFF格式,32位浮点型),空间分辨率为240 m或者480 m,冰川运动速度误差最高为±0.051 m d^(-1)。为了保留原始过程数据,本数据集除了冰川运动速度数据(glacV)外,还保留了南北向位移(NS)、东西向位移(EW)、信噪比(SNR)、整幅图像的运动速度值(V)。本数据集可以作为冰川研究的本底调查资料,也可以作为冰川动力学模型的输入,为冰川变化及预测、冰川资源利用及灾害防治研究提供基础数据支撑。

基于遥感和GIS的东帕米尔高原冰川冰量变化研究

冰川二维尺度(面积、长度)的变化信息难以满足冰川变化区域差异与特征分析以及冰川变化对水资源与灾害等影响研究的需要,冰川物质平衡是衡量冰川三维尺度(冰量)变化最直接的方式。野外观测能力有限,遥感技术成为长时间大尺度冰川物质平衡监测最为有效的手段。东帕米尔高原是我国西部巨大山系,由于其极高海拔而发育众多规模较大的冰川,是下游喀什地区水资源源区。

东帕米尔北缘韧性剪切带中的多硅白云母及其地质意义

本文系统地研究了东帕米尔北缘韧性推覆剪切带内糜棱岩中的多硅白云母，电子探针分析和Ｘ射线衍射测试：从剪切带边缘→中心，多硅白云母硅平均含量为３．２０３４→３．３６０９；晶胞参数ｂ０值为９．０２４→９．０２７→９．０４１→９．０４５，其物相均为２Ｍ１型。发现糜棱岩中局部夹有硅线石，糜棱岩组合之上还发育数层红帘石石英岩。多硅白云母Ｋ－Ａｒ年龄平均值为３６．９５±１．２Ｍａ。故此确定该剪切带糜棱岩形成于低温（局部可达高温）、中至高压环境，形成时代为始新世末（３７Ｍａ）。

东帕米尔高原盘羊分布与栖息地植被覆盖时空变化

2010年8月—2013年10月调查了东帕米尔高原马可·波罗盘羊(Ovis ammon polii)的分布,首次分析了2000—2010年盘羊栖息地植被覆盖时空变化。走访当地野生动物保护部门和牧民确定大概研究区域的基础上,采用经典样线法调查盘羊分布区域和分布特征,利用遥感影像技术估算2000—2010年盘羊分布区域的植被覆盖度变化。结果显示,马可·波罗盘羊主要分布在东帕米尔高原的塔什库尔干野生动物自然保护区、布伦口、木吉、吉根、哈拉峻和哈拉布拉克等地海拔在3200—520m米河谷或沟谷,分布区面积为4.70万km2。栖息地植被退化严重,在2000—2010年间适宜盘羊栖息地植被覆盖区面积由10382.63 km2下降到4444.55 km2,平均每年593.81 km2植被面积丧失。结果发现马可·波罗盘羊实体1611只,分布密度为0.99只/km2;据栖息地适宜植被覆盖面积估算,盘羊数量在3000—3500只之间,其中塔什库尔干野生动物自然保护区分布密度最大,为2.01只/km2,其他区域分布密度相对较低。全球气候变化、人为干扰、超载过牧、围栏放牧和矿业开采等因素导致马可·波罗盘羊生境遭到严重破坏,建议一方面建立红色生态区和生态补偿机制实施就地保护策略;另一方面启动实施迁地和离体保护措施,拓宽保护策略,提高保护效果。

东帕米尔高原冰川运动特征分析

冰川运动控制着冰量输送变化,为冰川变化和冰川灾害研究提供重要信息。为了探讨东帕米尔高原冰川运动特征及其影响因素,基于ITS_LIVE和GoLIVE分析了不同规模、不同地形条件、表碛/非表碛区域的冰川运动速度状况。研究结果表明:(1)东帕米尔高原冰川平均运动速度为5.31 m·a^-1,冰川运动速度与冰川规模相关,表现为大冰川比小冰川运动快;(2)冰川运动速度与平均坡度相关,表现为随平均坡度增加先增后减,坡度过大不利于冰川积累,表现为厚度(规模)小,则速度慢。(3)西南(8.69 m·a^-1)、东南(11.67 m·a^-1)坡向的冰川运动速度大于其它坡向的冰川运动速度,与各个坡向的冰川规模相关。(4)表碛覆盖型冰川的运动速度小于非表碛覆盖型冰川,表碛对冰川运动速度起到抑制作用。(5)1989-2018年东帕米尔高原冰川运动速度表现稳定,与冰川年际变化稳定相对应。消融期冰川运动速度小于其它季节,与年内冰川厚度变化相关。

东帕米尔高原喜马拉雅雪鸡遗传多样性及系统发育地位

东帕米尔高原作为生物多样性丰富的区域之一,喜马拉雅雪鸡和藏雪鸡在此混群分布。以东帕米尔高原喜马拉雅雪鸡为研究对象,采用PCR和测序技术,研究了mt DNA D-loop区序列特征,下载Gen Bank已提交的雪鸡序列,利用最大似然法构建系统发育树和中介网络关系,以阐明东帕米尔高原喜马拉雅雪鸡遗传多样性水平和系统进化地位。结果表明:东帕米尔高原喜马拉雅雪鸡mt DNA D-loop序列富含A、T碱基,含量为59.8%,存在64个多态位点,占核苷酸总数的5.5%,其中单一多态位点29个,简约信息位点33个,两处插入或缺失,转换发生的频率远远高于颠换;25个个体存在23种单倍型,平均单倍型多样度(Hd)为0.92±0.0001,平均核苷酸多样度(π)为0.00958,平均核苷酸差异度(K)为11.067,说明东帕米尔高原喜马拉雅雪鸡核苷酸多样性较低,单倍型多样性高,具有较为丰富的遗传多样性;系统发育分析显示喜马拉雅雪鸡与藏雪鸡分为明显的两大簇群,本研究涉及的东帕米尔高原喜马拉雅雪鸡出现遗传分化,呈现明显的2个进化支;中介网络关系分析显示雪鸡具有明显的地理分布特征,本研究雪鸡84%的单倍型聚在以东帕米尔高原为中心的进化支上。因此,建议扩大塔什库尔干野生动物自然保护区(位于东帕米尔高原境内)范围,建立国家级自然保护区,恢复生态环境,以提高雪鸡栖息地的生存适宜性。

东帕米尔高原高寒土壤有机质含量特征及分析

对东帕米尔高原海拔3 000～4 100 m范围内的高寒土壤的有机质含量进行分析,揭示其随海拔高度变化的分布规律,并与土壤p H值及可溶盐含量进行相关性分析,探讨造成该区土壤有机质分布的原因.研究表明,该区土壤有机质含量丰富,平均值为20.943 g/kg,但不同采样点土壤有机质含量悬殊,标准差为8.370.随着海拔高度增加,有机质含量先增加后减小,在海拔3 600 m左右出现极小值.土壤有机质和可溶盐含量、土壤p H值均呈明显负相关关系,表明土壤含盐量和p H值对有机质积累有重要影响.

近40年东帕米尔高原冰川变化及其对气候的响应

以1972年、2000年和2011年Landsat Mss/TM/ETM+遥感影像处理和目视解译结果为依据,分析了东帕米尔高原1972～2011年冰川变化情况。结果表明:1972～2011年研究区冰川面积、储量减少了103.97km2和8.04km3,分别占1972年冰川总面积、储量的5.79%和6.69%。但冰川退缩具有不等速性,1972～2000年面积、储量年退缩百分比分别为0.182%和0.212%,而2000～2011年仅为0.045%和0.048%。对流域内两个气象站气候资料的分析表明:1972～2000年冰川快速退缩与1970～1980年气温偏高而降水偏少有关,2000～2011年冰川退缩趋缓与80年代以后相对低温和湿润气候相关。

基于SAR干涉数据的东帕米尔高原冰川变化

冰川变化监测对生态灾害预防、区域水资源调控、气候变化研究等意义重大。利用冰川在雷达干涉影像上表现出失相干这一特性,选用1998年ERS 1/2与2018年Sentinel-1A重轨单视复数SAR数据,通过相干系数取阈值的方法获取东帕米尔高原两个时期的冰川边界,以Landsat TM/OLI影像和全球陆地冰川空间监测计划发布的数据验证本文冰川边界提取的精度,从而分析冰川变化。结果表明:①拟合研究区相干系数图上相干系数γ与对应像元个数的曲线关系,冰川区像元个数会在低相干区域积累形成一个小的波峰。曲线一阶导数变缓的点(冰川区向非冰川区过渡的转折点)即为所选阈值点,利用SAR相干系数取阈值法提取的冰川边界与光学遥感影像结合RGI6.0数据提取的验证冰川边界具有较好的一致性,SAR干涉相干系数提取冰川边界的方法是可行而有效的,ERS 1/2与Sentinel-1A提取的冰川总面积精度均在90%以上,而且SAR数据能够有效提取光学遥感影像难以识别的冰川表碛覆盖;②1998年和2018年东帕米尔高原冰川总面积减少了318.59 km^2,年平均变化速率为-15.93 km^2/a,冰川退缩面积占冰川总面积的23%;③对大、中型规模冰川来说,表碛覆盖型冰川退缩较其他冰川明显;从坡向上来看,20年各个坡向冰川均有所退缩,其中东南坡冰川退缩最多,西坡冰川退缩最少;从海拔上来看,1998年冰川集中分布在4519~5421 m海拔区间内,2018年集中分布在4682~5320 m海拔区间内;在3325~5710 m海拔区间内冰川退缩明显,4915 m海拔附近达到退缩极大值。

帕米尔东北缘地区构造变形特征与盆山结构

帕米尔东北缘乌泊尔地区是正确认识帕米尔北缘盆山结构和构造变形特征非常关键的地区,本文利用连续电磁剖面(CEMP)资料和地震资料,并结合野外地质调查资料和钻井资料,对帕米尔东北缘乌泊尔地区的盆山结构和构造变形特征进行了研究。认为帕米尔东北缘及其以北地区的盆山结构表现为帕米尔造山带向北冲断和南天山向南冲断所形成的对冲结构;帕米尔山前为基底卷入式构造,古生界—中生界沿高角度的逆冲断层推覆到新近系和第四系之上,形成山前的古生界—中生界逆冲推覆带;北侧由受乌泊尔断裂控制的深部隐伏冲断体系和浅部的第四纪背驮盆地所构成。研究区的新生代构造变形时间开始于上新世晚期,并持续变形至今,形成了下更新统西域组(Q_1x)与下伏上新统、Q_2与Q_1和Q_(3-4)与Q_2之间的不整合。研究区最小构造缩短量为48.6 km,缩短率为48.1%。

帕米尔东北缘地壳结构的P波接收函数研究

利用位于新疆帕米尔东北缘地带12个固定数字地震台和天山动力学Ⅱ期10个流动宽频带数字地震台记录的高质量远震波形数据,应用接收函数H-κ叠加方法研究了帕米尔东北缘的地壳厚度-泊松比特征和部分台站下方的壳内界面深度.研究发现：（1）帕米尔东北缘的Moho面起伏变化剧烈,其总体分布呈现东薄西厚、南厚北薄的特征,由塔里木盆地向天山延伸,地壳厚度约从45km加深到55km,从塔里木盆地向西昆仑山延伸,地壳厚度约从45km加深到69km;（2）沿着天山动力学Ⅱ期剖面,位于塔里木盆地北缘台站的壳内间断面的深度约为13-16km,向北进入天山南麓加深到20km左右,继续向北进入南天山山区壳内间断面不明显,可能暗示塔里木盆地基底向北俯冲,俯冲距离可能到达南天山的山前;（3）研究区地壳泊松比变化复杂（约从0.20到0.31）,显示地壳物质组成的复杂性和显著的不均匀构造;（4）整个研究区的地壳厚度和泊松比之间没有明显的相关性,但天山动力学Ⅱ期剖面的结果表明,从塔里木盆地北缘到西南天山,地壳厚度和泊松比之间存在反相关关系,意味着天山地壳的增厚可能主要是通过以长英质岩石为主要组成成分的上地壳叠置而成;（5）研究区全部地震台地壳厚度与海拔高程的线性回归方程表明地壳厚度与海拔的相关性相对较弱（相关系数为0.66）,天山动力学Ⅱ期10个台站的地壳厚度与海拔具有很好的相关性（相关系数为0.85）,可能表明沿该剖面地壳整体上处于相对均衡的状态.

帕米尔东北缘-西昆仑的构造地貌及其构造意义

帕米尔东北缘-西昆仑位于青藏高原西北部,受三条大型断裂:康西瓦断裂、主帕米尔-铁克里克断裂和公格尔断裂的制约。通过野外考察、卫星遥感图像解译、ASTERGDEM高程数据的分析,对上述三条断裂及整个区域进行构造地貌研究,并探讨其构造意义。结果表明:康西瓦断裂为左行走滑断裂;主帕米尔-铁克里克断裂为逆冲断裂;公格尔断裂和塔什库尔干断裂分别为右行、左行走滑正断层,连接两者的是塔合曼正断裂。通过ASTERGDEM高程数据的高程分布、局部高程差和坡度分析,表明帕米尔东北缘-西昆仑至塔里木盆地存在三级特征地貌(塔里木盆地、塔里木盆地南缘山前褶皱逆冲带和帕米尔东北缘-西昆仑);西昆仑地区受印度/亚洲板块碰撞而产生垂向物质运动,由于三条大型断裂控制在西侧断裂附近存在水平方向的物质运动,垂直和水平两种运动的存在促使靠近康西瓦和公格尔断裂形成高山地貌。

帕米尔高原东北缘活动构造对塔什库尔干盆地地热控制作用

帕米尔东北缘位于青藏高原西北部,是新构造运动最强烈的地区之一。受控于公格尔拉张断裂作用的塔什库尔干盆地,活动构造强烈,高的大地热流值和丰富的地下水,使其具备地热资源形成的地质构造和水文条件。基于塔什库尔干盆地北部的曲曼地区地质构造、湖相地层年代学调查研究,该地区发育晚更新世的NNE向f_1和f_2正断层以及第四纪沉积物之下存在隐伏的近EW向的断层f_3。这3条断层是塔什库尔干断裂在不同构造演化时期形成的次级断层。结合EH-4电磁成像和钻孔及抽水试验等资料表明NNE向f_1和f_2正断层是地热系统的导水通道,而近EW向f_3断层为导热通道。该地区地热模式是大地热流为热源-地下水深循环逐渐加热-构造控水和控热。

1950年以来帕米尔东北缘—西昆仑地区7级左右地震后新疆地区中强地震活动状态分析

本文类比分析了1950年以来帕米尔东北缘—西昆仑地区7级左右地震发生后3年内新疆地区中强以上地震的活动状态,并进一步讨论了2008年于田7.3级和乌恰6.8级地震后新疆地区的地震活动特点。结果表明,1950年以来帕米尔东北缘—西昆仑地区7级左右地震发生后,新疆地区应变能释放相对较为充分,震后3年通常无6.5级以上强震发生;7级左右地震后3年新疆地区5级以上地震频度总体呈下降趋势,2008年于田7.3级地震后5级以上地震出现的活跃—平静的显著差异性活动特征与1974年乌兹别里山口7.3级地震和1996年喀喇昆仑山口7.1级地震后较为相似。此外,结合新疆地区强震活动的动力学环境作用和帕米尔东北缘—西昆仑地区7级左右地震的震源机制特征,初步探讨分析了该区7级左右地震后3年内新疆地区中强以上地震空间活动特征的可能成因。

东帕米尔高原昆盖山跃动冰川遥感监测研究

冰川跃动是冰川周期性地快速运动,给下游生命财产安全带来巨大威胁。对已经发现的跃动冰川进行监测不仅有助于提高对冰川跃动机理的认识,而且对冰川跃动灾害预警预报和风险评估都具有重要的意义。在中国第二次冰川编目中发现,1963-2009年东帕米尔高原昆盖山的5Y663L0023冰川末端发生大幅前进。本文利用Landsat影像、ASTER立体像对等数据对该冰川前进过程进行监测研究。结果表明:该冰川于1990-1992年和2007-2013年分别前进81±30 m和811±30 m,其中2007-2013年的前进属于跃动引发的前进。其中跃动最高峰在2007年8月21日-2008年10月26日,期间32.7×10~6m^3的冰体发生卸载,导致末端前进了704±30 m,面积扩张了0.34 km^2。针对东帕米尔地区跃动冰川周期研究的空白,本文认为该冰川跃动周期中跃动期为4 a,平静期最短为15 a左右。该冰川属于多温型冰川,跃动受热力学机制影响的可能性较大,但液态降水、冰雪融水的增加也是影响因素。