中亚萨吾尔山冰川反照率变化及物质平衡估算

冰川反照率影响着冰川表面能量收支状况,其强烈的反馈机制是驱动冰川物质平衡变化的关键因素。本文基于MOD10A1和MYD10A1反照率产品、萨吾尔山冰川物质平衡大地测量法结果、木斯岛冰川实测反照率及物质平衡,开展了2000—2022年萨吾尔山冰川反照率变化及物质平衡估算研究。结果表明,2000—2022年,消融期内萨吾尔山冰川平均反照率下降了约0.035,变化速率约为0.0015 a^(-1)。最小反照率最早出现时间为6月16日,最晚出现时间为9月8日,平均以10 d·(10a)^(-1)的速率提前。在95%的置信水平下,木斯岛冰川反照率-物质平衡模型(A-Ms模型,即单条冰川模型)的决定系数R^(2)为0.84。基于冰川编目及现场环境考察,将萨吾尔山冰川划分为冰斗冰川、山谷冰川和悬冰川,对应类型的A-Mr模型(区域冰川模型)的决定系数R^(2)分别为0.81、0.74和0.72。2000—2020年,A-Ms模型重建萨吾尔山冰川物质平衡值为-1.24 m w.e.·a^(-1),A-Mr模型相应的重建值为-0.90 m w.e.·a^(-1),A-Mr模型模拟结果更能反映萨吾尔山冰川的物质损失状况。与亚洲高山区各山地冰川相比,萨吾尔山冰川物质损失最大。

祁连山七一冰川反照率的参数化研究

通过对2006年和2007年暖季消融期七一冰川反照率的观测资料分析,基于冰川反照率的变化规律及其影响因素,根据实测资料的统计建模和验证,初步给出了具有试验基础的冰川反照率多因子参数化公式,其时间分辨率为1h.经检验,2006年和2007年考察期间冰川反照率的模拟值和观测值序列之间的相关系数分别达到了0.901和0.973,平均绝对误差MAE值分别为0.073和0.038,RMSE值分别为0.089和0.052.回归拟合方法得到的冰川反照率参数化公式能较好的反映冰川反照率的日变化和日际变化情况,有望用于冰川表面能量物质平衡的模型模拟之中.

基于MODIS数据的青藏高原冰川反照率时空分布及变化研究

冰川反照率对冰川融化具有重要影响,以2000-2013年MODIS的MOD10A1逐日积雪反照率数据资料为基础,分析了青藏高原冰川反照率的时空分布及变化。结果表明:冰川年平均反照率变化范围是0. 42(枪勇冰川)～0. 75(PT5冰川),其中夏季平均反照率变化范围是0. 45(来古冰川)～0. 69(东绒布冰川和古里雅冰川)。冰川反照率空间分布并没有明显的规律性,而冰川反照率的变化速率空间分布规律明显——南部较大往北减小,北部反照率出现增大现象。研究区内大部分冰川反照率呈波动降低的趋势,年平均反照率和夏季平均反照率变化速率最大值都出现在枪勇冰川,分别是-0. 015 a^(-1)和-0. 019 a^(-1)。木吉和木孜塔格冰川年平均和夏季平均冰川反照率都增大,木吉冰川是由于2012年的高反照率引起的,而木孜塔格冰川主要与该地区气温降低、降水增多有关。

萨吾尔山木斯岛冰川反照率时空变化特征研究

冰川反照率时空变化特征研究对于评估冰川能量物质平衡及认识冰川消融过程至关重要。本文基于高空间分辨率的Landsat OLI影像和高时间分辨率的MOD10A1产品,并结合冰面反照率实测数据,开展了2011—2021年北疆萨吾尔山木斯岛冰川表面反照率的时空变化特征及其对冰川物质平衡影响的研究。结果表明:Landsat反演反照率和MOD10A1反照率与同期内冰面实测反照率的相关性分别为0.95和0.62,均显示木斯岛冰川表面反照率存在显著的时空变化特征;在空间尺度上,冰面反照率沿主流线整体随海拔升高呈增加趋势。但由于局部地形差异,反照率在海拔3 600 m以下区域随海拔升高出现下降趋势;在同一海拔处,反照率沿冰川两侧边缘向中部递增。2011—2021年,冰川年均反照率微弱增加,消融期内(5—8月)平均反照率与全年平均反照率的变化速率分别为0.0024 a-1和0.0017 a-1;逐月反照率具有显著的季节变化特征,6—8月冰面反照率较低(0.330),12月—次年2月冰面反照率较高(0.586);消融期内冰川消融区反照率下降幅度大于积累区。研究进一步表明,夏季(6—8月)平均反照率与冰川物质平衡存在显著的正相关(R=0.84,P<0.01),气温、固态降水、云量、太阳入射角、吸光性杂质等是影响冰川反照率变化的重要因素。该研究将对冰川消融过程和机理、能量物质平衡模拟等工作提供重要的基础支撑。

天山乌鲁木齐河源1号冰川消融期反照率特征

消融期冰川反照率特征研究对于深入理解冰川消融过程及其对气候变化的响应机理具有重要意义。利用Landsat卫星影像反演反照率数据,MODIS逐日反照率产品数据以及野外观测反照率数据,分析了天山乌鲁木齐河源1号冰川2016年消融期(5—8月)反照率时空变化特征。研究表明:消融早期,冰川反照率空间变化不明显;消融中后期,总体上呈现随海拔的升高而增大的趋势,在平衡线附近增速最快。消融期冰川反照率整体呈下降趋势,而且在6—7月份变化最为剧烈。平衡线附近反照率时间变化尤其显著,积累区次之,消融区最弱。冰川反照率的时空变化主要由冰面特征决定。气温和固态降水是其驱动因素。冰川反照率随气温的升高而降低,但固态降水会打破其随气温的变化趋势,引起反照率的增加。污化物显著降低冰面反照率,尤其在可见光波段(380~760 nm)。此外,即使冰面特征相对均一,反照率还呈现随太阳入射角的增大而增大的趋势,主要由冰川局部地形(坡度与坡向)差异所致。

基于MOD10A1的祁连山黑河流域典型冰川反照率时空变化研究

冰川反照率作为影响辐射收支最为敏感的要素,其波动变化将直接影响冰川能量—物质平衡的变化。利用遥感手段研究冰川反照率特征和时空分布规律,对于估算冰川消融乃至下游河川径流具有重要参考依据。本文以MOD10A1逐日反照率产品和Landsat TM/ETM+影像反照率反演结果为主要数据源,用实测数据进行Landsat TM/ETM+反演反照率和MOD10A1产品反照率的误差分析;进而分析黑河流域典型冰川2000—2018年MOD10A1产品反照率的时空变化特征。结果表明,MOD10A1与自动气象站测得的实测反照率差异较大,但两者随时间的变化趋势一致;MOD10A1与Landsat TM/ETM+反演结果差异较小,在黑河流域冰川反照率的研究中具有较好的适用性。在年际尺度上,4条冰川反照率均呈现微弱的下降趋势,空间尺度上,八一冰川年平均反照率最高,羊龙河五号冰川次之,七一冰川次低,十一冰川最低;消融季冰川反照率羊龙河五号冰川最高,七一冰川次之,八一冰川次低,十一冰川最低。

冰尘结构特征及形成分析——以乌鲁木齐河源1号冰川为例

利用2007-2010年夏季在乌鲁木齐河源1号冰川采集的5个冰样, 对冰样中冰尘的特征、冰尘中蓝藻的种类及冰尘中无机矿物颗粒的粒度特征进行了分析研究. 研究表明： 冰尘为棕色球状聚合体, 粒径为0.27~3.5 mm, 分布在冰川消融区表面, 其组成成分为有机质、无机矿物颗粒和微生物. 冰尘有4种主要的内部结构： 类型Ⅰ, 具有同心层结构的冰尘;类型Ⅱ, 带有亚颗粒的冰尘;类型Ⅲ, 内部无明显结构的冰尘;类型Ⅳ, 中心位置处具有较大无机颗粒的冰尘. 冰尘中无机矿物颗粒的数量主要分布在d〈3.5 μm的范围内, 且体积分布的粒径众数介于3~25 μm之间. 同时, 对冰尘中的蓝藻进行了16S rRNA基因序列的系统发育分析, 共从蓝藻16S rRNA基因文库中筛选了247个阳性克隆, RFLP分型得到10个不同的OTUs. BLAST比对, 系统发育分析将这10个OTUs归为颤藻目（Oscillatoriales）、色球藻目（Chroococcales）、未定种（Unclassified）. 颤藻目为绝对优势类群, 占整个基因克隆文库的91%. 经估算, 冰尘中存在大量的有机物质和微生物, 无机矿物颗粒只占了很小的比例, 表明影响冰川消融区表面反照率的主要因素为冰尘中的有机部分, 包括有机物质和微生物.

天山哈密榆树沟冰川冰尘特征及其成因

利用2011年8月在哈密榆树沟冰川采集的5个冰样,通过石蜡切片技术、16SrRNA系统发育分析及无机颗粒粒度分析方法,结合野外考察,对榆树沟冰川冰尘(cryoconite)的结构特征及形成过程进行了分析研究。结果表明:榆树沟冰川冰尘粒径为0.22～2.9mm,由有机部分(蓝藻、有机质)与无机部分(无机矿物颗粒)结合形成球状聚合体,它的生长具有季节性并且具有生长、裂解交替循环的生命周期;通过核糖体DNA扩增片段限制性内切酶分析(Amplifed Ribosomal DNA Restriction Analysis,ARDRA),将蓝藻16SrRNA基因文库中的214个阳性克隆分为9个不同的操作分类单元(Operational Taxonomic Unites,OTUs)。经过基因测序、BLAST比对及系统发育分析将9个OTUs归为:颤藻目,色球藻目和未定类群,其中颤藻目为冰尘中蓝藻的绝对优势类群;冰尘中无机矿物颗粒(d<3.5μm)在数量上占绝对优势,体积分布的粒径众数值为14μm,较其它冰川而言,粒径众数较大。经估算,冰尘中有机部分所占比例明显大于无机颗粒,故影响冰川消融区表面反照率的主要因素为冰尘中的有机部分。

山地冰川表面分布式能量-物质平衡模型及其应用

基于＂七一＂冰川物质平衡、水文气象观测资料,结合DEM数据,初步建立了一套时间分辨率达1h、空间分辨率为15m的冰川表面分布式能量-物质平衡模型.模型考虑地形对太阳辐射的遮蔽效应,引入新的冰川反照率参数化方案,并发现分布式能量-物质平衡模型对气温垂直递减率、降水梯度、降水固/液态划分指标等参数较敏感.利用该模型对2007年6月30日20：00~10月10日12：00时段＂七一＂冰川粒雪线高度变化、物质平衡演变、融水径流状况及其对气候变化的响应等过程进行了模拟研究.结果表明,冰川物质平衡高度结构主要受反照率高度结构的影响,反照率大小直接影响冰川物质平衡水平.气候敏感性试验表明,物质平衡对气温变化非常敏感,它对气温变化的响应呈非线性特征;而物质平衡对降水量变化敏感性相对较弱,对降水量变化的响应是线性的.增温引起的冰川物质亏损量不能靠降低相同气温来得到弥补,物质平衡变化对气候变暖具有不可逆效应.气温升高1℃,即使降水量增加20%,＂七一＂冰川也会呈现较大的物质亏损状态.