祁连山老虎沟12号冰川积累区消融期能量平衡特征

为研究冰川消融期积累区的能量平衡,利用2006年6月21日—7月31日祁连山老虎沟12号冰川海拔5 040m气象观测资料,分析了冰川的能量平衡各分量变化特征,估算了冰川表面的能量平衡组成.结果表明:冰川消融期,净辐射是冰川的主要热量来源(占82.1%),其次是感热通量(占17.9%);冰川消融耗热是主要的能量支出项(占70.8%),其次是潜热通量(占29.2%).通过能量平衡方程计算的冰川蒸发/升华量日平均值为0.8mm w.e.,物质亏损量为473mm w.e.,与实测物质亏损量492mm w.e.相差不大,冰川累积物质亏损量计算值和观测值的趋势变化吻合较好.

祁连山老虎沟12号冰川近地层微气象特征分析

利用2009年9月1日-2010年8月31日祁连山老虎沟12号冰川海拔4 550m气象观测资料,分析并讨论了气温、降水、比湿、气压、风速、风向、总辐射、感热和潜热通量的变化特征。结果表明,在冰川下垫面影响下,气温的逐时变化呈现出升温比降温要快,但季节变化则相反,气温变化的位相比风速要超前;降水主要集中在5～9月,占全年降水的68.1%;冬季平均风速最大,夏季最小,春季高于秋季,春、秋季冰川风的强度要大于谷风,夏季则相反,冬季冰川风占绝对主导地位,且冰川风对地气间的能量交换有重要影响;全年感热通量日平均值大部分都为正值,而潜热通量基本都为负值,在气温较高、风速较大的情况下二者均有明显的增加;夏季感热和潜热通量的绝对值都比冬季要大。

修正BW方法在中国大气降水δ^(18)O空间分布研究中的应用

为研究中国大气降水δ18O的空间分布,利用81个大气降水和冰芯站点δ18O资料和BW回归模型,拟合出大气降水δ18O与纬度和海拔的定量关系:δ18O=-0.024LAT2+1.541LAT-0.002 ALT-29.678.同时,为了优化BW回归模型的拟合结果,对BW回归模型的残差做了内插并比较了不同插值方法的精度.结果表明:以降水量为辅助变量的协同克里格法对残差的预测效果最好,与广泛采用的反距离加权法相比,该方法预测的BW残差与实际残差间的RMSE减小了0.14‰,ME也更接近于0.最后,利用最优的插值方法生成了BW回归模型的残差分布图,并将其与BW的模拟结果叠加得到了中国降水δ18O的空间分布图.其结果总体上反映了中国大气降水中δ18O的分布状况,为降水δ18O的现代过程研究以及古气候和古水文的研究提供了资料参考.

祁连山12号冰川2013年6月一次突发性洪水分析

祁连山老虎沟12号冰川在2013年6月出现了一场突然性的洪水,最大流量约20m3·s-1.洪水导致河流改道,水文数据中断,下游道路冲毁.利用6月河水改道前的流量数据及对应的气象数据,分析了洪水发生前温度和降水的变化情况,并利用度日因子法计算出6月13—19日的冰川消融水当量.结果表明,从6月12日开始昼夜温度及日均温均大于0℃,最大降水和最大流量几乎同时发生,同时段的温度却较低.

祁连山老虎沟流域春季积雪属性的分布及变化特征

利用祁连山老虎沟流域布设的花杆观测了该区春季积雪的属性(深度、表面反射率、密度及含水量、粒径),并结合自动气象站上的积雪深度和反照率数据,对研究区春季积雪属性的分布及变化特征进行了观测和分析.结果表明:流域内积雪分布很不均一,在阴坡雪深大,阳坡雪深小;在不同海拔上,雪深随海拔有增高的趋势;不同类型、不同表面粗糙度、不同密度、不同含水率的积雪反射率不同,不同地物的反射率也不同;积雪剖面中逆温层结的形成与表面温度、雪深有密切关系,在一天内新降雪的密度及含水率随时间的变化具有较好的一致性.

等效高程方法在祁连山区高山/高海拔多年冻土分布模型中的应用

纬度和高程是决定我国高山/高海拔多年冻土分布的主要宏观因素,也是建立各类高山/高海拔多年冻土分布模型的首要考虑因素.文章旨在建立一个易于区域对比的、综合纬度和高程双重影响的定量化的等效高程评价指标.以高斯曲线模型为基础,通过对其做导数变换,界定了此宏观尺度模型在中小尺度空间上适用的纬度范围.以位于祁连山区西段疏勒河上游流域的冻土钻孔和实测地温数据作为试验数据,从理论和实证两方面阐述了等效高程的算法,以及用于建立高山/高海拔多年冻土分布模型的可行性.该理论方法的提出,便于从海拔的角度讨论高山/高海拔多年冻土的分布,从而使得不同纬度区的高山/高海拔多年冻土特征的比较得以简单实现,也为纬度和高程之外的其他影响因素的评价提供了基础和平台.

1957-2009年祁连山老虎沟流域冰川变化遥感研究

利用1:50000地形图,4期Landsat TM遥感影像及2009年RTK冰川边界测量结果,获得了1957-2009年间老虎沟冰川流域的面积变化特征,结合气候变化背景资料,探讨了冰川面积变化对气候变化的响应。结果表明:目视解译是老虎沟流域冰川变化遥感研究的最优方法;1957-2009年间老虎沟冰川面积共减少了11.59%,以1994-1999年间的缩减最为显著,1999-2009年间的变化次之,1957-1994年变化最小。冰川缩减率与气温增加值成正比,与冰川规模成反比。该结果为进一步丰富冰川变化及水资源研究奠定了基础,具有重要的科研价值和社会意义。

祁连山西段冰川积雪中大气粉尘沉积特征

基于2012年夏季野外考察、微粒粒度测试和扫描电镜(SEM-EDX)微观形貌观测研究,对位于我国青藏高原东北缘的祁连山西段典型极大陆型冰川区老虎沟12号冰川、野牛沟十一冰川积雪中大气粉尘沉积进行了分析研究。两冰川区积雪中微粒的平均质量浓度分别是3461μg/kg、2876μg/kg,年均沉积通量分别是207.6μg/cm2、143.8μg/cm2。将本研究区与其他区域冰川积雪中粉尘浓度对比研究表明,冰川受周边粉尘源区影响较大。雪坑微粒浓度剖面和离子相关性分析表明,祁连山西段冰川积雪中污化层富含亚洲粉尘的富Ca2+、Na+矿物;微粒体积—粒径分布众数介于3～22μm,两冰川区的粒径众数分别为12.6μm和12μm,粒径分布均显示了单结构模式,同时反映了祁连山冰川区与毗邻的天山地区雪冰中粉尘粒径分布模式的相似性和粒径众数的差异性。通过SEM-EDX对粉尘颗粒的微观结构研究发现,颗粒绝大多数为形貌不规则的矿物粉尘颗粒,和很少数量的飞灰颗粒等。同时,对粉尘来源结合Sr-Nd同位素测定和气团后向轨迹分析进行验证,认为位于研究区北边的巴丹吉林沙漠是祁连山12号冰川区粉尘最可能的源区。

祁连山老虎沟12号冰川辐射各分量年变化特征

在资料比较稀少的山地冰川进行辐射收支研究对于揭示现代冰川发育的水热条件以及冰川与气候的相互关系具有重要意义。利用祁连山老虎沟12号冰川海拔5 040 m自动气象站资料,分析了2008年10月20日至2009年10月19日的辐射各分量年变化和平均日变化特征,结果表明:整年气温月平均值都高于冰川表面温度,大气是冰川的感热热源。受高海拔、云和地形的共同作用,老虎沟地区的太阳总辐射年总量达6 937.9 MJ/m2;有21天瞬时总辐射超过太阳常数,最大值为1 675 W/m2;总辐射和反射辐射的平均日变化呈单峰型,春夏季节辐射强度相差不大,冬季最小;大气和地面长波辐射的平均日变化呈单峰单谷型,夏季辐射强度最强,冬季最弱,春秋相差不大;秋冬季反照率大于春夏季,年平均值为0.74;净辐射日变化出现明显的季节差异,在4～8月为正值,其他月份为负,冰川表面辐射能量全年收入小于支出。

祁连山老虎沟冰芯记录的高山区大气降水变化

冰芯所记录的积累量是恢复高山区过去降水变化最可靠的指标。2006年在青藏高原东北缘祁连山老虎沟12号冰川粒雪盆海拔5040 m处钻取了的一支20.12 m的冰芯,利用其年积累量估算了1960-2006年期间的冰川区降水量,结合2010年实测资料,分析了这一时期降水变化特征并研究其与周边其他地区降水变化的关系。结果表明,在过去50年中,高山冰川区降水量表现出先增加后减少的趋势。在1960-1980年,降水量表现出明显增加趋势,1980-2006年表现出明显减小趋势。重建的冰川区降水量变化与临近低海拔区的肃北气象站降水变化有很好的一致性,二者相关系数为0.619(P<0.001),而量级上高山区是低山区的约3倍。祁连山老虎沟冰川区降水与周边的敦德冰芯同期的累积量、树轮重建降水、青藏高原东北部多个气象站点的实测降水,以及临近区域格点PDSI干旱指数变化对应较好。此外,近50年来祁连山老虎沟冰川区及毗邻的青藏高原东北部地区降水变化与ENSO呈正相关关系明显,反映了该地区高海拔大气降水变化很可能受ENSO的影响。

珠穆朗玛峰北坡地区的气温分布及其垂直梯度分析

在资料比较稀少的珠穆朗玛峰北坡地区进行气象观测对于研究该地区的气候变化及其对冰川变化的影响具有重要意义。利用不同海拔(5 207,5 550,5 792和5 955m)的4个自动气象站和高空探测资料,分析了珠穆朗玛峰北坡近地面和自由大气的温度分布状况及其梯度变化特征。结果表明,年平均日变化气温5 207m站的升温速率最快,5 550m站次之,5 792m和5 955m站最小,4个站月平均最高(低)气温分别为5.7℃(-9.3℃)、4℃(-6.5℃)、1.4℃(-14.8℃)和1.3℃(-15.4℃);气温递减率有明显的季节变化特征,最大(小)值出现在1月(3月),其值约为1.07℃.(100m)-1(0.12℃.(100m)-1),年(春、夏、秋季)平均日变化幅度白天大、夜晚较小,冬季全天比较平缓,夏季在00:00-09:00(北京时)出现正值,其他季节全天皆为负值;自由大气的温度递减率值大部分都在0～1℃.(100m)-1之间,海拔5 200～6 000m之间的平均温度递减率值为0.78℃.(100m)-1。

祁连山老虎沟地区高寒草甸蒸散发估算

利用祁连山老虎沟地区海拔4200m气象观测站2010年的观测资料,采用FAO Penman-Monteith公式,再利用作物系数法,对高寒草甸生长季(5月22-9月22)的蒸散发量进行估算和分析。结果发现:研究期共有124天,蒸散发总量为238.3mm,日均为1.87mm·d-1。生长初期、生长中期、生长末期的蒸散发总量依次为22.6mm,179.1mm,36.6mm,依次占研究期总量的8.4%,75.2%,15.3%。5月下旬至6月中旬,日均蒸散发量以较低水平缓慢上升;6月下旬迅速增加;6月末至7月中旬猛然回落;7月中旬至8月末,日均蒸散发量迅速上升且维持在较高水平;此后直到9月22日,缓慢减少。5-9月月蒸散发总量依次为6.6mm,46.4mm,74.5mm,77.6mm,33.1mm。

临泽绿洲农田土壤肥力质量时空变化特征

干旱区荒漠绿洲农田土壤肥力质量的研究是绿洲功能和生产力评价的一个重要方面。通过1982年和2008年临泽绿洲农田287个样点耕层土壤(0～20cm)有机质、全氮、碱解氮、速效磷和速效钾数据,利用地理信息系统和地统计学分析手段,研究了26a来土壤肥力质量的变化特征。结果表明,研究区土壤有机质、全氮、碱解氮、速效磷和速效钾的含量为13.8g.kg-1、0.81g.kg-1、64.4mg.kg-1、32.3mg.kg-1、199mg.kg-1,较1982年分别提高了13.5%、7.8%、9.3%、225.6%和26.8%;土壤肥力指标的变异性较大,变异系数均大于25%;模糊数学综合评价方法适合研究区土壤肥力质量评价,土壤肥力质量综合值由1982年的强度空间变异发展为中等空间变异;根据全国农业地力等级划分标准,研究区土壤属于4、5、6、7级,较1982年的土壤肥力呈上升趋势。土壤肥力综合值分布图可以为该区域土壤资源的合理利用提供理论依据。