0 引言

冰川对气候变化的响应非常明显［1］，其中山地冰川尤为显著［2］.随着全球气候的变化，全球冰川急剧退缩，大部分的山地冰川呈现着不同规模的退缩已成为不争的事实；同时，也有研究发现少数冰川却呈现出前进和跃动等特殊行为［3－5］，这在很大程度上与冰川的运动特征有关［6］.冰川对气候变化响应的研究中，多关注于冰川面积、厚度、储量和物质平衡等方面，而有关冰川运动速度的研究却相对较少.冰川由于受到重力作用的驱动发生着沿坡向下的位移；此外冰川还可能发生底部运动包括在下伏基岩上发生的滑动与底部沉积层变形造成的运动.这两种运动过程构成了冰川运动的主要形式［7－8］.运动是冰川的基本过程，是冰川动力学的基础，是冰川区别于其他自然冰体的主要标志之一［9］，是冰川存在和发育的主要机制.冰川运动速度不仅是冰川动力学模型和分布式冰川水文模型必不可少的参数之一，也是进行冰川阻塞湖溃决等相关灾害模型和预测的重要参数［10－11］.

目前，冰川表面运动速度的研究最直接最常用的也是精度最高的方法是在冰川上布设测杆，并进行长期连续观测［12－14］.随着科学技术的不断发展，一些新方法如雷达［15－17］、光学影像［18－20］等被广泛地应用于冰川运动速度的研究.中国是世界上山岳冰川最发育的国家之一，自20世纪50年代以来，学者们采用不同的观测方法相继在西部的多个山地开展了相关的研究，如天山乌鲁木齐河源1号冰川［21］和哈希勒根51号冰川［22］；喜马拉雅山的枪勇冰川和绒布冰川［22］；念青唐古拉山的帕隆4号和94号冰川［22］；唐古拉山的冬克玛底冰川［23］以及高原内部的普若岗日冰原［24］等.然而有长序列运动速度监测资料的冰川较少.20世纪60、70年代对祁连山的老虎沟12号冰川、七一冰川、羊龙河5号冰川、水管河4号冰川进行了运动速度的观测研究［25］，后来由于种种原因，对冰川运动速度的观测中断了，直到2005年起才对祁连山西段老虎沟12号冰川、中段七一冰川恢复运动观测［26－27］.而祁连山东段冰川的运动速度近几十年的变化却不甚了解，严重阻碍了利用动力学模式模拟评估该区域未来冰川水资源工作的开展.

所以，本文选择祁连山东段冷龙岭北坡的宁缠河1号（NC 1号）冰川和水管河4号（SG 4号）冰川作为研究对象，通过在冰川表面布设花杆观测方法，观测冰川的运动速度并与历史观测资料进行对比，分析近年来冰川运动速度的变化.

1 研究区概况

据第一次冰川编目［28］，1972年祁连山东段冷龙岭地区的现代冰川总面积达103.02km2，冰川平均面积0.42km2，都为亚大陆型小冰川.冰川区年降水量约为700～800mm［29］，物质平衡线处温度大约－10℃［30］.NC 1号冰川和SG 4号冰川都处于冷龙岭的北坡（图1a），冰川融水注入甘肃三大内陆河之一的石羊河流域.NC 1号冰川（冰川编号：5Y416F0001），面积0.74km2，长1.1km；冰川末端海拔4170m，最高海拔4622m（图1b），表面较为平坦，几乎无表碛覆盖，冰裂隙极少发育（图1c）.SG 4号冰川（冰川编号：5Y416G0004），面积1.86km2，长2.0km，冰川末端海拔4200m，最高海拔5024m（图1d），冰川表面也几乎无表碛覆盖（图1e），但积累区裂隙较为发育.

2 运动速度的观测

于2010年9月9日（消融季末）在NC 1号和SG 4号冰川表面分别布设了14根和11根花杆.由于NC 1号冰川冰面平坦，冰裂隙很少发育，花杆可以从冰川末端一直布设至冰川后壁（图1c）；而SG 4号冰川积累区冰裂隙较多，所以花杆只布设在其消融区（图1e）.用Trimble 5800GPS测量不同时间段花杆的位移量，其位移量与时间的比值即为该时段的运动速度.测量中采用静态相对定位观测法，每一条基线的观测时间为20min.依据该型号GPS的技术手册，该观测时间足以使仪器水平和垂直测量精度要高于0.05m和0.2m；即使在冰川表面测量时，有云和电离层等外在因素干扰使其分辨率有所降低，GPS的水平和垂直测量精度也会控制在0.1m 和0.3m 之内［31］.

3 结果分析与讨论

NC 1号和SG 4号冰川基本都沿着冰川中流线向末端方向流动（图2a，b），且基本符合一般山谷冰川运动速度的分布规律，即冰川最大运动速度通常出现在平衡线附近，从平衡线往下向着冰舌末端运动速度不断减缓［22，28］.

由于这两条冰川同属于亚大陆型的小冰川，其表面运动速度都不大（表1和2）.NC 1号冰川的表面平均运动速度约为2.8m·a－1，冰川末端和后壁运动速度相对较小，大约为1～2m·a，而最大运动速度出现海拔4300～4400m的冰川中部区域，大约3～4m·a－1.根据近期野外观测显示［32］，该区域冰川物质平衡线的海拔约为4500～4600m，运动速度的最大值并未出现在更接近雪线的区域，可能是由坡度的差异引起.通常而言冰川运动速度会随坡度的增加而增大［22］，而该条冰川中部的平均坡度是整个冰川区最大的（图1c）.SG 4号冰川表面的年平均运动速度约为5.2m·a－1，其最大运动速度出现在更为接近物质平衡线高度处观测区的上部（海拔4400～4500m左右），约为7m·a－1，而冰川末端运动速度相对较小，仅有3～4m·a－1（表2）.

对我国不同区域山谷冰川的运动速度观测研究发现［33］，同等规模下海洋型冰川要比大陆型冰川运动速度大；如面积较大的横断山区海螺沟冰川比大陆型冰川的老虎沟12号冰川运动速度大.同一冰川类型下，规模大的冰川运动速度值大，规模小的冰川运动速度值小，如处于同一个地方受到同样的气候变化控制的NC 1号和SG 4号冰川，面积大的SG 4号冰川的运动速度比前者的大；同为祁连山北坡的SG 4号冰川、七一冰川、老虎沟12号冰川，随着冰川面积的增大，冰川运动速度也随之加快（表3）.

据孙作哲等［25］的观测，1963年SG 4号冰川冰舌区年平均运动速度大约为12.2m·a－1，1976年冰舌区的年平均运动速度仅为6.6m·a－1；而2010－2012年SG 4号冰川的运动速度又有所减缓（5.2m·a－1）.对比中国西部山区冰川的运动速度变化，发现近几十年都有逐渐减小的趋势.井哲帆等［34］通过在天山奎屯河哈希勒根51号冰川的研究，发现冰舌表面运动从1999－2007年有不断减小的趋势；乌鲁木齐河源1号冰川的运动速度，从1962年之后不断衰减，到2000年左右，冰川的平均运动速度降低为5m·a－1左右［36］，并且这个趋势还会持续下去，在今后的一段时间里，其平均运动速度不会超过5m·a－1［21］.此外，喜马拉雅山的枪勇冰川［22］、横断山区的海螺沟冰川［37］和祁连山的多条冰川（表3）也都表现出了运动速度的逐渐减缓.近几十年来，中国西部气温普遍呈升高趋势［29］，冰川不断地以面积减小、厚度变薄、物质平衡线高度上升、积累区面积比率（AAR）值减小和物质平衡的持续亏损对此进行着响应［21，38－39］，这种响应的最终结果就是冰川能量的减小和运动速度的减缓［40］.

4 结论

基于2010－2012年祁连山东段冷龙岭北坡两条冰川表面运动速度的观测，发现NC 1号冰川和SG 4号冰川的年平均运动速度分别为2.8m·a－1和5.2m·a－1.SG 4号冰川表面年平均最大运动速度出现在更为接近物质平衡线的观测区上部；NC 1号冰川表面年平均最大运动速度出现在坡度较大的区域.这些结果表明，冰川表面运动速度通常要遵循冰川的流动特性，即最大运动速度一般出现在平衡线附近，但还要考虑坡度等地形因素的影响.而近几十年，中国西部普遍出现的冰川运动速度减缓的趋势，可能是物质平衡持续亏损导致的冰川厚度变薄的直接结果.

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