2017年度科研进展

2017年，天山冰川站和阿尔泰山站在冰冻圈变化及其机理、大气化学研究等科研方向取得了重要的阶段性成果。

冰冻圈变化及其机理研究方向： Che et al. (2017)结合冰川地面实测数据和文献梳理对我国冰川物质平衡开展了详细研究，结果发现，中国冰川物质平衡每年退缩速率为-0.015 m w.e.，高于全球冰川每年的平均退缩速率-0.013 m w.e.。并且各个山系冰川物质平衡减少的速率存在差异性，且冰川末端变化的差异性也非常大。其中，对于天山地区，基于两期冰川编目数据对比，研究显示，1959 年来，中国境内天山冰川面积减少了1619.82 km2（-18.41%）（邢武成等，2017）。冰川储量的变化对海平面和区域水资源、生态环境以及社会经济等有重要影响，然而该方面研究具有一定难度，为了更为准确评估冰川储量变化，王璞玉等（2017）基于天山9条监测冰川储量变化的估算结果，通过统计分析，探讨冰川储量变化和面积变化的相互关系，以期通过测定冰川面积变化来估算冰川储量变化，但未来仍需要更多更准确的冰川储量估算，还需要按冰川形态类型和区域分别研究。针对该区参照冰川——乌鲁木齐河源1号冰川，Xu et al. （2017）利用高时空分辨率和高精度的Riegl^® VZ-6000地面三维激光扫描仪成功获取了月尺度的冰面高程变化信息，通过与实测获得的相应同名点的高程变化值对比发现，二者具有高度的一致性，相关系数达0.85（图1）。Wang et al. (2017) 则以该区另一条监测冰川——托木尔峰地区青冰滩72号冰川为例，通过对气候变化、冰川响应延迟、冰川地形特征和表碛覆盖影响的综合分析，揭示了随气候持续变暖，表碛范围和厚度增大，对冰川消融抑制作用增强，表碛覆盖型冰川退缩会有所减缓的响应规律（图2）。祁连山地区，徐春海等（2017）以黑河流域十一冰川为例，利用机载三维激光扫描数据（Light Detection And Ranging, LiDAR）和SRTM DEM数据，开展大地测量冰川物质平衡计算，2000-2012 年十一冰川冰面高程变化为-7.47±0.92 m，变化率为-0.62±0.08 m a-1，估算十一冰川的年均物质平衡为-0.53±0.07 m w.e.，累积物质平衡为-6.35±0.78 m w.e.，折合水当量约为（330.4±40.8）×104m3。冰川呈现出快速消融，冰川反照率则是最重要的影响因素之一，但其时空变化非常明显，尤其在消融区，介于0.06-0.44，受地形因素和吸光性物质的影响空间上并非完全随海拔的升高而增大（Yue et al.，2017；图3）。

通过运用冰川动力学模式对典型山地冰川的模拟预测得出：冰川体积及其变化过程的控制因素主要为物质平衡。物质平衡主要取决于冰川区的气候和地形条件。区域气候及地形地势等决定了该区域冰川总体规模（体积），而区域内部地形条件决定了冰川个体规模。冰川的规模是冰川物质平衡和地形条件的综合反映，而冰川补给高度在所有地形要素中最为重要。冰川面积和长度的变化过程，以冰川“退缩”和“减薄”两种变化形式的交替为特征，每一次变化形式的改变，都会在面积和长度的变化过程中形成“拐点”。 而控制这两种变化形式的主要因素是冰川冰量（厚度）的分布状况。对中国境内以夏季为积累期的冰川来说，降水增加，对其未来变化的影响作用有限，保护性不强。而对于全球范围以冬季积累、夏季消融为特征的冰川来说，降水的变化，对冰川未来变化有明显影响（李忠勤等，2017）。

大气化学研究方面： 对乌鲁木齐河源流域及博格达峰气溶胶特征进行了梯度研究表明，研究结果表明：1)流域痕量金属元素存在海拔高度效应:镧系元素随海拔高度降低而逐渐升高，而重金属则随海拔高度升高而逐渐降低。2)乌鲁木齐河流域气溶胶中人类污染物种类和特征:流域7个梯度采样点共检出47种、五组共同痕量元素。总体来看：乌河流域其他采样点和博格达峰地区冰川大气气溶胶具有相似宏观相似特征。各点气溶胶样品包含的碱金属和碱土金属在数量级上大约高出过渡金属、镧系元素及重金属的2-3倍（Zhang et al., 2017；图4）。

图1 Riegl^® VZ-6000获取的乌鲁木齐河源1号冰川月尺度冰川表面高程变化示意图

图2 青冰滩72号冰川表面高程变化和末端变化

图3 乌鲁木齐河源1号冰川不同时期反照率空间变化

图4  7个采样点四类气溶胶痕量金属元素含量