长期冰川学观测引领大陆性和干旱区冰川变化与影响研究

中国是中纬度山地冰川大国,冰川科学研究十分重要。冰川还是我国西部干旱区重要的水资源——我国及周边国家大江大河的源头,由冰川变化引发的水文、水资源变化对于我国西北干旱区山盆地理结构的生态系统具有决定性意义。中国科学院天山冰川观测试验站(以下简称"天山冰川站")建立于中国冰川学开创之初的1959年,围绕乌鲁木齐河源1号冰川(以下简称"1号冰川")的研究,对中国冰川科学理论的形成和发展起着关键性作用,亦是对国际冰川学的重要发展和贡献。以乌鲁木齐河山区流域综合观测试验为基础的水文学研究,奠定了我国内陆河流域水文研究基础。60年来,作为中国冰川学观测、试验、研究和人才培养的基地,对外开放交流的平台,天山冰川站在冰川物理学、冰川对气候变化的响应、冰川水文、雪冰物理化学过程、第四纪冰川、冰缘植被与生态等研究方向取得系统性创新成果,为中国的冰川学事业作出了卓越贡献。世界冰川监测服务中心(WGMS)将1号冰川列为全球10条重点观测研究的参照冰川之一,即作为中国和中亚干旱区的参照冰川,其长期、系统的观测研究成为许多国家冰川学研究的参照和典范。

新一代冰流模式乌阿及其在南极埃默里冰架的应用

南极冰盖不仅是全球环境变化的指示器,其消融所产生成的淡水输入也是未来海平面上升的主要不确定性来源。数值模式是诊断冰流动力机制、评估冰盖物质损耗的重要手段。本文首先介绍了乌阿(冰岛语úa或英语Ua)冰流模式的基本原理,并利用该模式模拟东南极埃默里冰架的动态变化。乌阿冰流模式基于质量和动量守恒方程的垂直积分,在自适应不规则三角网格上求解微分方程,仅用少数参数规则即可构造适应冰流动力特征的网格结构,有效缩减运算时间。采用当前主流的模式边界数据集,针对埃默里冰架设计了两个试验。试验一为反演试验,试验中模式的代价函数在100次迭代后下降三个数量级,表明模拟的流速与遥感观测吻合(RMSE=13.35m·a^-1),但高频细节仍有待提高;试验二为预测试验,测试了模拟冰厚变化率的不确定性,以自由漂移量接近零为标准选出一组最优模型参数,最后假设埃默里冰架解体情景开展模拟,结果表明冰架解体会导致海平面上升(45.36±0.08)mm。随着资料更新迭代,基于最新发布的南极底部地形数据模拟效果是否提升还有待未来检验。