天山乌鲁木齐河源一号冰川探地雷达测厚及其数据分析

探地雷达是一种利用电磁波的反射原理探测地下介质分布特征的地球物理勘探技术 ,在冰川研究中发挥了重要作用。在天山一号冰川上用探地雷达进行了探测 ,获得了能够清晰地分辨冰 -岩界面的雷达剖面。根据这些雷达剖面读出冰厚值 ,再结合最新的冰川地形图 ,作出了天山一号冰川的冰厚等值线图和冰下地形图 ;

天山乌鲁木齐河源1号冰川表层雪微生物多样性分析

为探究天山乌鲁木齐河源1号冰川(简称“乌源1号冰川”)积雪微生物群落特征及其与气候环境的关系,采集该区域2021年春季(4月)海拔3549 m处(TSX1)以及夏季(6月)海拔3770 m处(TSX2)和海拔3800 m处(TSX3)表层雪样,针对细菌16S rDNA V3-V4区、古菌16S rDNA V4-V5区和真菌ITS2区分别进行高通量测序,分析雪样中细菌、古菌和真菌的多样性。结果表明:(1)乌源1号冰川表层雪微生物多样性具有季节性差异,细菌多样性春季较高夏季较低,而真菌多样性则相反。(2)在物种组成上,细菌优势门为Proteobacteria(58.13%~89.10%)和Bacteroidetes(4.24%~40.74%),优势属为Flavobacterium(2.32%~33.64%)和Polaromonas(0.01%~24.72%);古菌优势门为Thaumarchaeota(38.10%~97.55%),其次为Nanoarchaeaeota(0%~61.90%)和Euryarchaeota(0%~2.82%);真菌优势门为Ascomycota(7.06%~88.43%)和Monoblepharidomycota(36.21%~40.78%),优势属为Aspergillus(0.16%~81.04%)和Rhodotorula(0.02%~8.05%)。(3)网络互作分析表明,微生物网络互作以正相关连接为主(97.3%),负相关连接仅占2.7%,互作关系趋于合作关系。(4)乌源1号冰川表层雪中具有丰富的微生物,微生物群落的季节变化反映了微生物对不同季节大气环流的响应。

天山乌鲁木齐河源1号冰川径流对气候变化的响应分析

利用天山乌鲁木齐河源1号冰川1959—2006年的气象、冰川物质平衡和1980—2006年的水文资料,分析了其冰川径流的变化.结果表明:由于1996年以来的显著升温,导致了1号冰川水文点径流主要受夏季气温变化的控制,冰川物质损失对径流的补给作用已超过了降水的作用.1996—2006年与1980—1995年相比,夏季气温升高了0.9℃,降水增加了84.8mm(18.1%),冰川径流增加256.6mm(37.3%),其中约12.3%来自降水增加,约26.9%来自冰川物质的加速消融.对1980—1995年和1996—2006年两个时间段的气温和径流变化进行比较,并考虑到冰川区降水主要为降雪,折合夏季气温升高1℃将导致冰川径流增加470mm.夏季气温与冰川物质平衡和冰川径流的统计分析亦得出同样的结果.

42a来天山乌鲁木齐河源1号冰川变化及趋势预测

1959—2000年间天山乌鲁木齐河源1号冰川发生了显著变化,冰川物质平衡累计达-7976 0mm,冰川末端退缩171 06m,冰川面积缩小0 217km2,冰川厚度平均减薄8 86m,冰储量减小21 9×106m3,冰川运动速度平均减小39 3%,冰川成冰带谱上移,冷渗浸重结晶带消失.从冰川物质平衡反映的气候变化趋势推测,1号冰川要扭亏为盈,改变已有的巨大的物质亏损(-7976 0mm),除非要连续21a出现42a来最大正平衡(+374 0mm).已有的观测研究表明,这种情况不大可能出现,1号冰川目前的退缩趋势还将持续相当一段时间,至少在未来20～30a内不会出现明显的前进.从树木年轮反映的冷暖气候变化周期性推测,目前正处小冰期以来第三个温暖期.若这次温暖期重现62～67a周期的情况,则温暖气候还将持续20～30a左右.可见1号冰川至少还将持续退缩20～30a.

天山乌鲁木齐河源1号冰川消融对气候变化的响应

目前气候变暖导致的冰川退缩,引起了全世界的广泛关注。以新疆天山乌鲁木齐河源1号冰川为例,根据1958年以来的观测资料,研究了冰川消融对气候变化的响应。结果表明,近50a来冰川在表面粒雪特征、成冰带、冰川温度、面积、厚度及末端位置等方面发生了显著变化,而这些变化均与气温的升高有着密切的联系;20世纪80年代以来的快速升温,使冰川的退缩出现了加速趋势,冰川融水径流量也呈加速增大趋势。

天山乌鲁木齐河源1号冰川的气候敏感性研究

依据山地冰川规模对于气候变化平衡态响应的一种统计模型，探讨了天山乌鲁木齐河源1号冰川东、西支在不同气候情景下的平衡态规模大小，根据该冰川的历史变化并应用这一统计模型，对于乌鲁木齐河源地区气候变化的趋势进行了研究。

天山乌鲁木齐河源1号冰川物质平衡特征

统计了天山乌鲁木齐河源 1号冰川自 1980年以来冰川表面的单点物质平衡,分析了不同季节物质平衡及其冰川变化特征。研究表明, 1号冰川厚度较之 1959年平均减薄了 9 599mm;1997—2002年为实际观测以来连续的强负物质平衡时段,平均物质平衡为 -739. 6mm /a。物质平衡与气温、降水的相关分析显示: 1号冰川物质平衡主要取决于夏季平均气温的高低,二者具有较好的反相关关系(相关系数为-0. 72),而与降水的关系相对较差。20世纪 80年代末以来, 1号冰川退缩速度明显增大,尤以 2000—2002年为甚,西支冰川退缩速度为连续的高值(退缩速度分别为 6. 92m/a、6. 95m/a和 6. 25m/a);东支冰川的退缩速度与高度大于 4 200m的高度带区间的平均物质平衡值有较好的相关关系(相关系数为 0. 65),表明了 1号冰川进退的动力主要源于冰川积累区的物质平衡大小。

中国西北典型冰川区大气氮素沉降量的估算——以天山乌鲁木齐河源1号冰川为例

高寒冰川区氮素沉降量的变化会对区域生态系统产生显著影响,定量评估冰川区的氮沉降状况可以为修正相关模型提供重要的原始数据。通过2004年1月至2006年12月在天山乌鲁木齐河源1号冰川连续采样,分析了中国西北典型冰川区大气氮素的沉降特征,并估算了该区域的年均氮素沉降量。研究结果表明,1号冰川湿沉降中的硝态氮(NO-3-N)、铵态氮(NH+4-N)与总无机氮(TIN)存在着明显的季节变化特征:夏季沉降量最大,冬季最少,且与降水量表现出较好的对应关系。1号冰川氮素湿沉降的硝铵比(NO-3-N/NH+4-N)月平均值在0.3—1间波动。1号冰川TIN湿沉降量年平均值为1.51 kg/hm2(其中NH+4-N沉降量占总量的69%,而NO-3-N沉降量仅占31%),干湿沉降总量年均值为1.56 kg/hm2,总氮(TN)的干湿沉降总量年均值为3.85 kg/hm2。得到的冰川区氮素沉降量符合中国西部高寒区的一般水平,代表了该区域的本底值。

天山乌鲁木齐河源1号冰川中真核微生物多样性分布及时空变化研究

通过变性梯度凝胶电泳(DGGE),对天山乌鲁木齐河源1号冰川不同海拔表层雪及雪坑雪中真核微生物的多样性进行比较分析,并结合δ18O结果,探讨了天山乌鲁木齐河源1号冰川雪中真核微生物多样性分布及其时空特征.结果表明:天山乌鲁木齐河源1号冰川真核微生物分属于Viridiplantae,Fungi,Amoebozoa和Alveolata四大类,藻类为主要类群,且均为衣藻.序列比对结果显示,人类活动已明显影响到冰川中微生物的分布.同时,研究发现真核微生物多样性与海拔及雪样积累时间均呈负相关,与δ18O值呈正相关,表明温度是造成这种多样性分布时空变化的主要因素,暗示真核微生物同δ18O值一样,可作为气候环境变化的指标.

天山乌鲁木齐河源1号冰川对夏季0℃层高度变化的响应

采用1971-2000年乌鲁木齐河源1号冰川周围4个探空站逐日0℃层高度探测资料,用距离倒数的加权平均得到1号冰川的夏季0℃层高度,并与1号冰川观测资料进行对比,定性与定量分析了30a来夏季0℃层平均高度变化和冰川观测量的变化趋势及之间的关系.结果表明:1971-2000年的30a里1号冰川夏季0℃层高度呈增高趋势,1990年代呈陡升趋势,与1号冰川的零平衡海拔高度、消融区面积、纯物质消融量和融水径流深4个量具有很好的一致性,为正相关;而与积累区面积、纯积累量、纯物质平衡总量、纯物质平衡值4个量反位相同步变化,为负相关,说明天山乌鲁木齐河源1号冰川对自由大气夏季0℃层高度具有非常好的响应.随着全球变暖加剧,天山山区对流层中下层均显著变暖,夏季0℃层高度升高,天山乌鲁木齐河源1号冰川消融加快.1990年代夏季0℃层高度陡升,进而1号冰川出现了最大的物质负平衡.

天山乌鲁木齐河源1号冰川大气气溶胶和新雪中可溶性离子关系研究

在2007年4月、8月和10月三个时段内,分昼夜采集了23个气溶胶样品和7个新降雪样品,对样品中的可溶性离子进行了分析。结果表明,乌鲁木齐河源1号冰川(以下简称1号冰川)春、夏、秋三个季节气溶胶平均载量为86.22neq/m3,分析显示1号冰川存在NH4HSO4和(NH4)2SO4气溶胶,并有少量NH4NO3气溶胶存在。气溶胶和新雪样品中可溶性离子成分变化趋势相似,气溶胶浓度升高,新雪样品的浓度也会有所升高,反之亦然。气溶胶和新雪中Ca2+、Mg2+、Na+、Cl-、K+的相关性很好,说明雪中这些离子的浓度基本能反映大气中的状况;对气相和颗粒相并存的NH4+和NO3-来说,雪中的离子浓度和大气中的离子浓度不相关。

天山乌鲁木齐河源1号冰川雪冰中δ^18O的演化过程

2002年9月14日-2005年3月7日,在天山乌鲁木齐河源1号冰川积累区雪坑中连续观测取样,频率为1次/周,分析了其中的部分表层雪样品和粒雪坑样品中的δ^(18)O。结果表明:表层雪样品的δ^(18)O具有明显的季节变化,且与月平均温度关系密切。粒雪坑样品中的δ^(18)O在9月底至次年6月初变化较小,升华对雪坑1 m以下雪冰中δ^(18)O的影响不超过-2‰,整个雪坑都较好地保持了δ^(18)O的季节变化特征。但6月初-9月底融水对雪冰中δ^(18)O的影响巨大,冬季形成的δ^(18)O低于-30‰的中、细粒雪层,经过夏季融水的改造,可成为δ^(18)O-11.6‰的粗粒雪和冰片层。融水可使雪冰中δ^(18)O的改变量>60%。在全球变暖背景下,冬季形成的低δ^(18)O雪层经过夏季融水的改造,其内的δ^(18)O可以完全被平滑。

天山乌鲁木齐河源1号冰川气溶胶可溶性离子昼夜变化研究

在2007年4月16—23日,8月5—12日,10月20—23日3个采样时段内,分昼夜采集了16个气溶胶样品,对样品中的可溶性离子(Na+、K+、Mg2+、Ca2+、Cl-、NO3-、SO42-)进行了分析,以研究气溶胶可溶性离子的昼夜变化特征和可能的影响因素.结果表明:天山乌鲁木齐河源1号冰川气溶胶夜间平均离子浓度高于白天浓度,7种离子中,除NO3-在全年中的平均离子浓度表现为白天高于晚上外,其余离子的平均浓度均是夜间高于白天.区域风向的日变化是控制气溶胶浓度昼夜变化的主要影响因素,相比之下大气环流的影响则相对较弱.在所研究的8组昼夜变化事件中,Ca2+的昼夜变化最为明显,离子浓度的高值事件多出现在晚上,而其余离子在采样时段内的昼夜变化事件表现则不尽一致,无明显规律.

天山乌鲁木齐河源1号冰川大气气溶胶的微观形貌及元素组成分析

为研究冰川区大气气溶胶单颗粒物的物理化学特征,使用带能谱的扫描电镜(SEM-EDX)对2007年在天山乌鲁木齐河源1号冰川东支积累区海拔4 130m(86°49′E,43°06′N)处采集的38个气溶胶样品中的38 861个单颗粒物进行了微观形貌和元素组成的分析.结果表明:天山乌鲁木齐河源1号冰川区大气气溶胶主要以粒径在0.6～2.5μm之间的不规则的非圆形矿物颗粒为主,其中以富含Si、Ca的粘土矿物颗粒为主,与人类活动密切相关的含S颗粒物及烟尘飞灰等含量较少.这与其它沙尘源区的气溶胶特征相似,其中含Ca颗粒多于其它沙尘源区,主要受西风带的影响.气团轨迹显示,来自于西面中亚地区的高空气流影响了1号冰川区的大气环境,表明天山乌鲁木齐河源1号冰川区的气溶胶主要代表了中亚沙尘源区对流层中上部大气的本底状况.

天山乌鲁木齐河源1号冰川前沿冻土活动层古菌群落的垂直分布格局

采用免培养的PCR-DGGE(变性梯度凝胶电泳)指纹、克隆测序、系统发育分析对天山乌鲁木齐河源1号冰川前沿高山草甸冻土活动层古菌群落的垂直分格局进行了研究.结果表明:1号冰川前沿高山草甸冻土活动层存在一些优势种群,在所有6个取样深度的土层中均有分布.但不同深度土层古菌群落结构存在明显的差异,在浅表层检测到一些特异的序列,系统发育分析表明:它们分别隶属于广古菌门(Euryarchaeota)的盐杆菌纲(Halobacteria)和热原体纲(Thermoplasmata),而在深层土样没有检测到.1号冰川前沿高山草甸带冻土活动层古菌群落以奇古菌(Thaumarchaeota)类群占据绝对优势,全部隶属于被称为group1.1b的谱系.其中,一些序列与不可培养的Nitrososophaera氨氧化古菌序列亲缘关系较近,可能预示着这些中温泉古菌在氨氧化过程中发挥着重要作用,对其群落结构及生态学贡献还有待更深入研究.

天山乌鲁木齐河源1号冰川物质平衡过程研究

天山乌鲁木齐河源１号冰川１９５８－１９５９～１９９１－１９９２年度，以负物质平衡状态为主，累积负平衡量达８５１．９×１０４ｍ３，冰川平均亏损４５６２ｍｍ水层，与中亚山地冰川物质平衡的变化趋势相似，均是由夏季平均气温升高和年降水量减少引起的。分析１７ａ的物质平衡实测资料表明，净物质平衡与平衡线高度，以及平衡线高度与夏季平均气温和年降水量存在着密切关系，夏季平均气温变化１℃，平衡线高度变化１０２ｍ，年降水量变化１００ｍｍ，平衡线高度波动５８ｍ。

天山乌鲁木齐河源1号冰川面积变化对物质平衡计算的影响

应用天山乌鲁木齐河源1号冰川8期不同时期测绘的冰川地形图,结合冰川物质平衡的实测资料,研究了1号冰川的面积变化及其对物质平衡计算的影响.结果表明:自1962年以来,1号冰川面积处于持续的退缩状态.到2008年8月为止,1号冰川东、西支已经分别退缩了208.2m和110.5m,同时冰川面积退缩为1.645km2,比1962年的冰川面积减小了0.305km2,即15.6%.结果显示,冰川面积的变化不仅表现在冰川末端退缩引起的面积减小上,而且还表现在表面高程下降引起的不同高度带冰川面积的重新分布上,即冰川的表面形态也发生了较大的变化.当不考虑冰川面积变化时,所计算的物质平衡值可能偏大,即高估了物质平衡的变化.计算结果表明,1988/1989年度—2005/2006年度间,1号冰川面积变化对物质平衡计算影响最大为4.5%,最小为2%,平均为3.5%.总之,冰川面积或表面形态变化不大时,对物质平衡的计算影响较小,反之,则影响较大.

天山乌鲁木齐河源1号冰川致冷效应的小气候观测

高山冰川以其下垫面的致冷效应形成独特的冰川小气候。为研究冰川小气候特征,2007年7月在天山乌鲁木齐河源1号冰川表面及末端冰碛上架设5台自动气象站,并进行了为期一个月的基本气象要素的观测。以观测数据为基础,描述和分析了与冰川致冷效应有关的冰川区温度与湿度变化特征、冰面逆温、温跃现象、冰川风现象,并就冰川致冷效应对局地对流性降水的可能影响进行了初步分析。

天山乌鲁木齐河源1号冰川成冰带分布特征的再研究

通过分析2006年获取的43个雪坑和2004年的28个雪坑资料,对乌鲁木齐河源1号冰川成冰带的分布特征进行了再研究.结果表明:1号冰川东、西支消融带和渗浸-冻结带界限(平均值)分别位于海拔4068 m和4086 m,渗浸-冻结带和渗浸带的界限分别位于海拔4086 m和4122 m处;东、西支顶部的渗浸-冻结带和渗浸带界限分别位于海拔4184 m和4435 m处.与20世纪80年代末相比,1号冰川的成冰带谱整体上移,成冰带界限达到各研究时期的最高,且东支的变化幅度大于西支;消融带和冰川顶部的渗浸-冻结带面积增大,渗浸带和冰川中部的渗浸-冻结带面积缩小.

天山乌鲁木齐河源1号冰川昼、夜径流变化特征

利用天山乌鲁木齐河源1号冰川2001-2005年消融期的水文气象实测资料,分析了河源区径流量的昼、夜变化特征,并对径流变化过程与气温、降水等关系进行了相关分析.结果表明:从5月份消融初期开始,昼、夜平均流量都较小,随着强消融期的到来,迅速增大,到消融期后期(8月份末),又逐渐变小.就年际相同月份昼(夜)平均流量相比而言,不确定性较大;年内消融季节各月昼、夜平均径流的变化不同:5月份基本没有昼夜变化,从6月份昼夜变化增大,而且径流最大值出现在16:00-18:00,最小径流发生在9:00-10:00.消融季节各月典型晴朗天气下的径流延迟情况是:6月份最大径流比最高气温延迟1～2h,7月基本没有延迟,8月份延迟2～3h;6-8月份的昼、夜平均径流量比率都大于1(除2002年6月),从6月份开始比率逐渐增大(除2004年7月).