高亚洲定位监测冰川平衡线高度时空分布特征研究

日期:2019.12.16 阅读数:96

【类型】期刊

【作者】叶万花,王飞腾,李忠勤,张慧,徐春海,怀保娟(中国科学院西北生态环境资源研究院冰冻圈科学国家重点实验室天山冰川观测试验站;中国科学院大学)

【作者单位】中国科学院西北生态环境资源研究院冰冻圈科学国家重点实验室天山冰川观测试验站;中国科学院大学

【刊名】冰川冻土

【关键词】 高亚洲;定位监测冰川;平衡线高度;时空分布

【资助项】国家重大科学计划研究项目(2013cba01801);国家自然科学基金项目(41471058,91425303,41601076);中国科学院西部之光“西部青年学者”项目(y629961001...

【ISSN号】1000-0240

【页码】P1459-1469

【年份】2019

【期号】第6期

【期刊卷】1;|7;|8;|2

【摘要】利用高亚洲定位监测冰川平衡线高度数据,对平衡线高度时空分布特征进行了分析.结果表明:高亚洲冰川平衡线高度在空间尺度上具有纬度地带性、经向地带性和区域性的特征.在时间尺度上,高亚洲定位监测冰川平衡线高度呈现不同程度的升高趋势.在天山山区,乌鲁木齐河源1号冰川和Ts.Tuyuksuyskiy冰川的平衡线高度在1960-2013年间,分别增加约116 m、80 m,二者相比,Ts.Tuyuksuyskiy冰川对气候变化的敏感性更高;在阿尔泰山区,No.125(Vodopadniy)冰川、Maliy Aktru冰川和Leviy Aktru冰川在1983-2007年间,平衡线高度变化趋势基本一致,总体都呈升高趋势,其中,Maliy Aktru冰川平衡线高度增幅最大,升高了约142 m;高亚洲定位监测冰川中,1962-2008年间,七一冰川平衡线高度升高速度最快,增幅最大,升高了约264 m,升高速度最为缓慢的是乌鲁木齐河源1号冰川,其增幅最小,升高了约47 m.

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高亚洲定位监测冰川平衡线高度时空分布特征研究

高亚洲定位监测冰川平衡线高度时空分布特征研究

叶万花1,2, 王飞腾1*, 李忠勤1, 张 慧1,2, 徐春海1,2, 怀保娟1,2

(1.中国科学院 西北生态环境资源研究院 冰冻圈科学国家重点实验室 天山冰川观测试验站,甘肃 兰州730000; 2.中国科学院大学, 北京 100049)

摘 要:利用高亚洲定位监测冰川平衡线高度数据, 对平衡线高度时空分布特征进行了分析. 结果表明: 高亚洲冰川平衡线高度在空间尺度上具有纬度地带性、 经向地带性和区域性的特征. 在时间尺度上, 高亚洲定位监测冰川平衡线高度呈现不同程度的升高趋势. 在天山山区, 乌鲁木齐河源1号冰川和Ts.Tuyuksuyskiy冰川的平衡线高度在1960-2013年间, 分别增加约116 m、 80 m, 二者相比, Ts.Tuyuksuyskiy冰川对气候变化的敏感性更高; 在阿尔泰山区, No.125 (Vodopadniy)冰川、 Maliy Aktru冰川和Leviy Aktru冰川在1983-2007年间, 平衡线高度变化趋势基本一致, 总体都呈升高趋势, 其中, Maliy Aktru冰川平衡线高度增幅最大, 升高了约142 m; 高亚洲定位监测冰川中, 1962-2008年间, 七一冰川平衡线高度升高速度最快, 增幅最大, 升高了约264 m, 升高速度最为缓慢的是乌鲁木齐河源1号冰川, 其增幅最小, 升高了约47 m.

关键词:高亚洲; 定位监测冰川; 平衡线高度; 时空分布

0 引言

冰川是特定地形和气候共同作用的产物, 是由降雪和其他固态降水积累、 演化形成的处于流动状态的冰体[1]. 冰川物质平衡线是指冰川上某一时段内物质平衡为零的所有点的连线. 在没有特别说明时平衡线指年平衡线, 即物质平衡年末, 冰川表面积累和消融量的代数和为零的点的连线. 冰川表面平衡线所对应的平均海拔高度称为平衡线高度(equilibrium line altitude, ELA), 是冰川积累区和消融区分界线的海拔, 对气候的变化极其敏感, 是一个地区能否发育冰川的标志[1-4]. 平衡线高度的变化与冰川的前进、 后退或消亡有着密切联系, 是气候变化最直接的反映, 被作为衡量冰川变化的重要指标, 也可用于重建古气候和预测未来的冰川变化[5-6].

国际上对ELA的相关研究较早. 20世纪60年代, Hoinkes[7]系统地总结和研究了ELA与多个气象要素之间的关系. 80年代Kuhn[8]探讨了冰川ELA变化的物理成因及其与气候间的内在联系, 提出了ELA对气候波动的响应模式. Ohmura等[9]对分布于世界不同地区的共70条具有较好的冰川观测和气候观测的冰川进行了统计, 建立了平衡线处年降水量和6-8月平均气温的经验公式. Zemp等[10]从物质平衡现场测量中获取零平衡线高度处气温和降水的经验公式, 并利用地理信息技术和数字高程模型, 将这种经验公式应用到空间域. 国内对ELA的系统研究始于20世纪80年代, 利用不同的方法对不同地区冰川平衡线高度的变化做了大量研究, 为冰川对气候变化的响应机理及冰川变化对气候的反馈机制的研究做出了重要贡献[3,5-6,11-14]. 很多学者通过统计学及机理分析, 对ELA处的气候条件进行了大量研究, 建立了ELA处气温与降水关系的数学表达式[15-21]. 张威等[22]讨论了计算现代理论冰川平衡线的主要影响因素, 提出了比较完善的计算现代冰川平衡线的综合因子法(ZYZ方法). 然而, 对于冰川平衡线高度在大范围的时空尺度的变化特征研究却鲜有学者涉及. 本文以高亚洲定位监测冰川为研究对象, 分析了平衡线高度在时空尺度上的变化特征, 以期为了解高亚洲不同区域冰川平衡线高度变化状况及其气候敏感性的对比分析与研究提供科学参考.

1 研究区概况

高亚洲(也称为中央亚洲), 是以青藏高原为中心, 处于亚洲中央的高山及高原地区. 它的北界为阿尔泰山脉, 南至喜马拉雅山, 西起西天山和帕米尔, 东至横断山及岷山. 南北跨越23个纬度(27°~50° N), 东西跨越35个经度(70°~105° E)[23]. 高亚洲特殊的地理位置、 环流形势和地形条件, 使该地区形成中低纬度地区最大的现代冰川区. 高亚洲西部和北部主要受西风环流的影响, 西南部受到印度季风的影响, 东部和东南部受到东亚季风的影响, 还受到青藏高原隆升产生的高原季风的影响[24]. 独特的地域单元使得高亚洲地区对外界因素的影响具有高度的敏感性和重要的反馈作用. 高亚洲现代冰川总面积1.27×105 km2, 占全球山地冰川面积的25%, 是亚洲中部干旱半干旱地区宝贵的淡水资源, 其退缩对全球海平面上升的贡献是20%[25-26]. 高亚洲冰川的存在及其变化, 对区域内生态、 社会经济的发展也至关重要.

2 数据与方法

高亚洲分布有数量庞大, 储量丰富的现代冰川, 但由于地势险峻, 直至今日, 绝大部分冰川的地面物质平衡观测资料仍是空白. 本研究通过查找各类文献获得了高亚洲32条定位监测冰川(表1)2005-2010年不同时段的平衡线高度数据. 主要资料来源于世界冰川监测服务处(http://www.wgms.ch/gmbb.html)、 天山冰川观测试验站年报, 以及中国第二次冰川编目数据(http://westdc.westgis.ac.cn)和各类研究论文及专著[6,27-37]. 有较长时间序列(20 a以上)物质平衡监测的冰川有: 阿尔泰山的Maliy Aktru冰川(1962-2012年)、 Leviy Altru冰川(1977-2012年)及No.125 (Vodopadniy)冰川(1977-2012年), 天山的乌鲁木齐河源1号冰川(1960-2014年)(以下简称乌源1号冰川)、 Ts.Tuyuksuyskiy冰川(1957-2014年), 祁连山七一冰川(2001-2013年)和老虎沟12号冰川(1958-2013年), 青藏高原的唐古拉山小冬克玛底冰川(1990-2006年). 由于亚洲高山区地势险峻, 能够实地监测的冰川很少, 具有连续的较长时间观测序列的冰川就更少. 本文将不同冰川在2005-2010年间的平均平衡线高度的空间分布及其中有长时间序列物质平衡数据的几条定位监测冰川平衡线高度时序变化特征分别进行了分析(图1).

平衡线高度的确定有直接和间接两种方法. 直接测量法有两种: 一种是进行系统的物质平衡观测所得到的净平衡为零的位置就是准确的平衡线位置, 其对应的海拔高度就是当年的平衡线高度. 另一种是结构法, 就是在冰川上自下而上开挖雪坑, 用肉眼观测雪-粒雪-冰的结构. 如挖出污化面, 则是明显的消融区, 如果出现附加冰, 则到达冰舌上部; 继续上行挖雪坑, 如出现粒雪层, 则是积累区, 在冰舌上部和积累区这两个点中间加密挖雪坑, 则可以找到比较准确的平衡线位置[37]. 乌源1号冰川平衡线高度的确定是基于中国科学院天山冰川观测试验站的长期物质平衡实测数据, 根据冰面花杆所测量的年物质平衡随高度的变化曲线计算出物质平衡为零处的点的连线所对应的平均海拔高度即为平衡线高度. Maliy Aktru冰川、 Leviy Altru冰川、 No.125 (Vodopadniy)冰川、 Ts.Tuyuksuyskiy冰川等的物质平衡线高度数据都是通过上述方法获得的. 平衡线高度间接测定方法包括: 库洛夫斯基(Kurowsky)法、 盖菲尔(Gefer)法、 赫斯(Hess)法, 以及中值高度法等[37-38]. 文中提及的特拉木坎力冰川、 青冰滩72号冰川、 音苏盖提冰川等基于《第二次冰川编目》的物质平衡线高度数据都是通过中值高度法获得的.

累积距平曲线用于分析平衡线高度变化趋势. 其中序列x, 在某一时刻t的累积距平表示为

(1)

用上式计算出n个时刻的累积距平值, 绘出累积距平曲线, 进行趋势分析, 累积距平曲线呈下降趋势, 表示距平值减小, 呈上升趋势时则表示距平值增加. 曲线的上下波动可以用来诊断出突变的大致时间, 也可以判断其演变趋势及其持续性变化.

表1 高亚洲定位监测冰川
Table 1 A summary of the monitoring glaciers in High Asia

山系冰川名称经度/°E纬度/°N资料来源阿尔泰山喀纳斯冰川87.849.1第二次中国冰川编目MaliyAktru冰川87.750.0WGMSLeviyAltru冰川87.750.1No.125冰川87.750.1天山哈希勒根51号冰川84.043.7文献[25]科契卡尔巴西冰川80.241.8文献[26]青冰滩72号冰川79.941.8第二次中国冰川编目乌源1号冰川86.843.1天山冰川试验站年报Ts.Tuyuksuyskiy冰川77.143.1WGMS唐古拉山小冬克玛底冰川92.133.1文献[27-28]足学会冰川94.731.8第二次中国冰川编目冬克玛底冰川92.133.1祁连山老虎沟12号冰川96.539.4文献[29]七一冰川97.839.2文献[6,30-31]念青唐古拉山西布冰川90.630.4第二次中国冰川编目雅弄冰川96.729.3扎当冰川90.630.5文献[32]则普冰川95.130.3第二次中国冰川编目昆仑山鱼鳞冰川87.336.4崇测冰川81.135.3煤矿冰川94.235.7西玉龙冰川80.635.5耶和龙冰川99.534.7喀喇昆仑山音苏盖提冰川76.136.1特拉木坎力冰川77.135.7洋布拉克冰川75.138.3喜马拉雅山达索普冰川85.728.4蒙达扛日冰川90.628.5文献[33]枪勇冰川90.628.2第二次中国冰川编目绒布冰川86.928.1横断山白水河1号冰川100.227.1文献[34]

图1 高亚洲冰川平衡线高度时空分布特征研究方法
Fig.1 The study methods of the temporal and spatial distributions of the ELAs of glaciers in High Asia

3 结果分析

冰川平衡线高度与冰川物质平衡、 当地气候条件等因素密切相关[39], 其变化是一定区域气候在冰川状态上的反映, 是区别冰川性质、 类型及其活动性的重要气候指标[5].

3.1 冰川平衡线高度空间分布

高亚洲冰川平衡线高度总体上呈现出纬度地带性分布规律(图2). 从喜马拉雅山绒布冰川(6 420 m)、 达索普冰川(6 344 m)、 到昆仑山煤矿冰川(5 278 m)、 天山乌源1号冰川(4 054 m)、 直至阿尔泰山Maliy Aktru冰川(3 213 m), 随着纬度的升高, 平衡线高度降低. 这与王圣杰等[40]利用NCEP/NCAR再分析数据与探空资料计算的1971-2010年夏季自由大气0 ℃层高度的平均值呈自南向北逐渐降低的变化趋势具有一致性, 表明气温是影响平衡线高度变化的重要因素.

高亚洲冰川平衡线高度呈现纬度地带性分布规律的基础上还表现出一定的经向地带性的变化. 从祁连山老虎沟12号冰川(4 900 m)、 到昆仑山东段煤矿冰川(5 278 m)、 昆仑山中段鱼鳞冰川(5 757 m)、 昆仑山西段崇测冰川(6 151 m)、 至喀喇昆仑山洋布拉克冰川(6 061 m). 自东向西, 距离海洋由近及远, 冰川平衡线高度总体呈升高趋势. 这一趋势表明, 除了气温, 降水也是影响平衡线高度的另一个重要因素. 东亚季风和南亚季风所携带的水汽长途跋涉进入内陆地区, 随着水汽传输距离的增大, 其所携带的水汽逐渐减少, 导致降水量减少, 对冰川的补给减少[41].

青藏高原及其周边地区冰川平衡线高度的变化趋势还表现出一定的区域性规律. 从祁连山老虎沟12号冰川(4 900 m)、 横断山白水河1号冰川(5 025 m)、 到昆仑山耶和龙冰川(5 181 m)、 煤矿冰川(5 278 m)、 再到念青唐古拉山西布冰川(5 842 m)、 直至喜马拉雅山绒布冰川(6 420 m),自青藏高原周边地区向高原内部, 平衡线高度呈升高趋势. 这种变化规律是青藏高原在抬升的过程中, 一方面伴随降温过程, 另一方面来自印度洋、 太平洋和大西洋的水汽被阻挡, 使高原内部出现寒旱化, 高原边缘山地降水增加的结果[42]. 地形的起伏变化也是影响平衡线高度变化的重要因素之一.

图2 高亚洲定位监测冰川平衡线高度的空间分布
Fig.2 Map showing the spatial distribution of the ELAs of the monitoring glaciers in High Asia

早在20世纪80年代, 施雅风等[43]在1∶400万《中国冰川冻土图》和冰川编目资料的基础上, 考虑到因年降水量和平均气温的年际变化所引起的雪线变动和对局部地形进行适当平滑, 对有代表性的150多条冰川和冰川区进行订正和计算, 得出了西部山地冰川平均雪线高度分布图(图2). 对比发现, 本研究中32条冰川平衡线高度在21世纪初的空间分布特征表现出与其一致的规律性.

3.2 冰川平衡线高度时序变化

3.2.1 天山

天山山区有时间序较长的(50 a以上)物质平衡观测数据的代表性冰川有两条: 乌源1号冰川和Ts.Tuyuksuyskiy冰川(图3). 乌源1号冰川位于天山东段天格尔山Ⅱ峰北坡, 在形态上属双冰斗-山谷冰川, 在物理属性上属于大陆性冰川[44]. 该冰川物质平衡观测始于1959年, 后因“文化大革命”1967-1979年间观测被迫中断, 这一时段内的平衡线高度数据是基于1958-1966年间的夏季气温和物质平衡之间的关系来确定的[45-48]. Ts.Tuyuksuyskiy冰川位于外伊犁阿拉套山北坡, 是天山山脉冰川观测研究项目齐全, 时间最长, 系统研究较深入的冰川之一[49].

乌源1号冰川在1960-2013年间的平衡线高度最低为3 946 m, 最高时整条冰川都处在消融状态, 平衡线高度越过冰川上界[图3(a)、 (b)]. 冰川物质平衡为正的15个年份的平均平衡线高度低于冰川物质平衡为负的39个年份的平均平衡线高度, 两者相差约114 m. 平衡线高度在进入21世纪以后的前10 a比过去40 a要高, 2010年以后的4 a间, 平均平衡线高度达到4 279 m, 较其前十年的平均值高出189 m. 1960-1985年平衡线高度呈缓慢的波动上升趋势, 平均高度为4 051 m; 1986-1996年呈缓慢下降趋势, 平均平衡线高度为4 021 m; 自1997年以后, 平衡线高度呈迅速上升趋势, 平均值为4 138 m. 总体来看, 53 a来乌源1号冰川平衡线高度呈现明显升高的趋势, 升高了约117 m.

Ts.Tuyuksuyskiy冰川在1957-2014年间平衡线高度为3 600~4 290 m, 平均高度为3 826 m[图3(c)、 (d)]. 21世纪前10 a的平均平衡线高度低于20世纪后30 a的平均平衡线高度. 1957-1973年间, 平衡线高度迅速下降, 平均高度为3 753 m; 1974-2014年间, 平衡线高度呈阶梯式上升趋势, 分别以1997年、 1982年、 1996年为平衡线高度跳跃式上升起始点, 平均高度为3 857 m. 45个负平衡年的平均平衡线高度高于13个正平衡年的平均平衡线高度, 两者相差约132 m. 58 a间平衡线高度总体呈上升趋势, 升高了约100 m.

1960-2013年, 乌源1号冰川和Ts.Tuyuksuyskiy冰川的平衡线高度都呈升高趋势, 分别升高了约116 m、 80 m(图4). 乌源1号冰川的平均平衡线高度高于Ts.Tuyuksuyskiy冰川, 高出约243 m. Ts.Tuyuksuyskiy冰川平衡线高度在1960-1973年间迅速下降, 而在1974年以后经历了四次升高, 三次降低的波动加速上升的趋势. 乌源1号冰川在1960-1996年间, 平衡线高度呈加速下降趋势, 1997-2008年间是一个缓慢的上升过程, 2009-2013年迅速上升. 与乌源1号冰川相比, Ts.Tuyuksuyskiy冰川平衡线高度波动频率较高、 振幅较大, 因此Ts.Tuyuksuyskiy冰川对气候变化的敏感性更高.

图3 乌源1号冰川与Ts.Tuyuksuyskiy冰川物质平衡与平衡线高度变化
Fig.3 Annual variations of the mass balance (a, c) and ELAs (b, d) of Ürümqi Glacier No.1 (a, b) and Ts.Tuyuksuyskiy Glacier (c, d)

图4 天山山区定位监测冰川平衡线高度变化对比
Fig.4 Annual variations of the ELA (left) and cumulative anomaly (right) of the monitoring glaciers in the Tianshan Mountains

3.2.2 祁连山

七一冰川是我国开展现代冰川综合考察与研究的第一条冰川, 位于祁连山脉的拖来山. 七一冰川在物理属性上属于亚大陆型冰川, 在形态上属冰斗-山谷型冰川[50]. 在1975-1978年和1985-1988年间对该冰川进行了成冰作用、 冰川运动、 冰川厚度、 冰川测图、 物质平衡、 平衡线高度、 冰川变化、 冰川水文气象等方面的系统观测与研究. 王宁练等[6]利用托勒气象站的气候资料, 重建了该冰川1958-1973年、 1978-1983年、 1989-2001年这三个时段的逐年平衡线高度.

七一冰川在1958-2008年间的平衡线高度为4 486~5 131 m, 平均高度为4 750 m(图5). 2000年以来的9 a内平均平衡线高度比过去40 a要高. 1958-1973年平衡线高度呈现缓慢下降趋势, 平均高度为4 715 m; 1974-1993年呈加速下降, 平均平衡线高度为4 662 m; 自1994年以后, 平衡线高度迅速上升, 平均值为4 903 m. 在该时段内, 平衡线高度变化总趋势是上升的, 上升了约230 m.

图5 七一冰川平衡线高度变化
Fig.5 Annual variation of the ELA of the Qiyi Glacier

3.2.3 阿尔泰山

阿尔泰山有较长时间序列(30 a以上)物质平衡观测数据的冰川有三条, 且都位于阿尔泰山Aktru 河流域, 分别是No.125 (Vodopadniy)冰川、 Maliy Aktru冰川和Leviy Aktru冰川(图6). 对其进行系统观测分别始于1977、 1962和1977年[51].

No.125(Vodopadniy)冰川在1983-2007年间平衡线高度为3 130~3 552 m, 平均高度为 3 231 m[图6(a)、 (b)]. 冰川物质平衡为正的11个年份的平均平衡线高度低于冰川物质平衡为负的14个年份的平均平衡线高度, 两者相差约110 m. 平衡线高度在1983-1990年呈迅速下降趋势, 平均高度为3 159 m; 平横线高度在1991年、 1998年两次跳跃式升高, 1992-1997年平衡线高度基本处于稳定状态, 平均高度为3 222 m, 1999-2007年平衡线高度呈缓慢的波动上升趋势, 平均平衡线高度为3 238 m. 25 a间物质平衡线高度总体呈上升趋势, 升高了约102 m.

Maliy Aktru冰川在1962-2012年间平衡线高度为2 850~3 390 m, 平均高度为3 184 m[图6(c)、 (d)]. 21世纪前10 a的平均平衡线高度较20世纪后30 a都要高. 冰川物质平衡为正的23个年份的平均平衡线高度低于冰川物质平衡为负的28个年份的平均平衡线高度, 两者相差约181 m. 平衡线高度在1962-1968年间在原有高度处正常波动, 平均值为3 177 m; 1969-1977年间平衡线高度迅速下降, 平均值为3 070 m; 1978-1984年间在原有高度处上下波动, 平均平衡线高度为3 187 m; 1985-1990年间平衡线高度迅速下降, 平均值为3 120 m; 1991-2012年间呈迅速上升趋势, 平均高度为3 250 m. 51 a间平衡线高度呈上升总趋势, 升高了约154 m.

Leviy Aktru冰川在1977-2012年间平衡线高度为3 040~3 380 m, 平均高度为3 203 m[图6(e)、 (f)]. 21世纪前10 a的平均平衡线高度较20世纪后20 a都高. 冰川物质平衡为正的13个年份的平均平衡线高度低于冰川物质平衡为负的23个年份的平均平衡线高度, 两者相差约142 m. 在1977-1984年间平衡线高度呈缓慢的波动下降趋势, 平均高度为3 170 m; 1985-1995年平衡线高度迅速下降, 平均值为3 162 m; 1996-2012年平衡线高度呈加速上升趋势, 平均高度为3 244 m. 36 a间平衡线高度呈上升总趋势, 升高了约110 m.

在1983-2007年间(图7), 三条冰川的平均平衡线高度相差不大, 在3 193~3 231 m范围之内. No.125 (Vodopadniy)冰川平均平衡线高度最高, Leviy Aktru冰川最低. 1977-1983年间, Maliy Aktru和Leviy Aktru冰川平衡线高度在原有高度处上下波动; 1984-1990年间, 三条冰川都呈下降趋势; 1991-1997年, 基本都保持稳定状态; 1998-2012年, 三条冰川平衡线高度快速升高. Maliy Aktru冰川平衡线高度增幅最大, 升高了约142 m. 总体来看, 三者变化趋势基本一致, 都呈上升趋势.

图6 No.125 (Vodopadniy)冰川、 Maliy Aktru冰川和Leviy Aktru冰川物质平衡与平衡线高度变化
Fig.6 Variations of mass balance (a) and the ELAs (b) of Glacier No.125 (Vodopadniy), mass balance (c) and the ELAs (d) of Maliy Aktru Glacier, and mass balance (e) and the ELAs (f) of Leviy Aktru Glacier

图7 阿尔泰山区定位监测冰川平衡线高度变化对比
Fig.7 Variations of the ELAs (left) and cumulative anomaly (right) of the three monitoring glaciers in the Altay Mountains

3.3 冰川物质平衡线高度时空分布

将不同山系具有代表性的有较长时间序列(20 a 以上)物质平衡观测数据的冰川做一比较发现: 祁连山七一冰川、 阿尔泰山Maliy Aktru 冰川、 Leviy Aktru 冰川、 No.125 (Vodopadniy) 冰川、 东天山乌源1号冰川、 西天山Ts.Tuyuksuyskiy冰川和唐古拉山小冬克玛底冰川(图8)中, 从阿尔泰山, 到天山、 祁连山, 再到唐古拉山, 平衡线高度呈降低总趋势, 呈现出明显的纬度地带性分布规律. 从时间维度的变化趋势看, 高亚洲定位监测冰川在近50多年来平衡线高度呈现出不同程度的升高趋势. 对时间序列较长的乌源1号冰川、 七一冰川、 Ts.Tuyuksuyskiy冰川和Maliy Aktru冰川在1962-2008年间的变化情况进行比较发现: 七一冰川平衡线高度升高速度最快, 增幅最大, 升高了约264 m. 升高速度最为缓慢的是乌源1号冰川, 其增幅最小, 升高了约47 m. IPCC第五次报告指出[52]: 1880-2012年, 全球平均地表温度升高了0.85 ℃, 1951-2012年, 全球平均地表温度的升温速率[0.12 ℃·(10a)-1]几乎是1880年以来升温速率的两倍. 因此, 在全球气候变暖的大背景下, 高亚洲定位监测冰川平衡线高度升高的趋势存在着一定的必然性.

图8 高亚洲定位监测冰川平衡线高度时空分布特征
Fig.8 Temporal and spatial variations of the ELAs of the monitoring glaciers in High Asia

4 结论

(1) 高亚洲冰川平衡线高度空间分布具有纬度地带性、 经向地带性和区域性的分布规律: 随着纬度的升高, 平衡线高度降低; 自西向东, 随着与大洋间距离的减小, 平衡线高度降低; 从青藏高原周边地区向高原内部, 平衡线高度升高.

(2) 天山山区, 1960-2013年间, 乌鲁木齐河源1号冰川和Ts.Tuyuksuyskiy冰川的平衡线高度均呈升高趋势, 乌源1号冰川升高了约116 m, Ts.Tuyuksuyskiy冰川升高了约80 m. 与乌源1号冰川相比, Ts.Tuyuksuyskiy冰川对气候变化更敏感.

(3) 阿尔泰山区, 1983-2007年间, No.125(Vodopadniy)冰川、 Maliy Aktru冰川和Leviy Aktru 冰川平衡线高度总体都呈升高趋势, 且三者变化趋势基本一致. 其中, Maliy Aktru冰川平衡线高度增幅最大, 升高了约142 m. 三条冰川的平均平衡线高度相差不大, 在3 193~3 231 m之间.

(4) 高亚洲定位监测冰川在近50多年来平衡线高度呈现出不同程度的升高趋势. 在1962-2008年间, 七一冰川平衡线高度升高速度最快, 增幅最大, 升高了约264 m. 升高速度最为缓慢的是乌源1号冰川, 其增幅最小, 升高了约47 m.

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Temporal and spatial distributions of the equilibrium line altitudes of the monitoring glaciers in High Asia

YE Wanhua1,2, WANG Feiteng1, LI Zhongqin1, ZHANG Hui1,2, XU Chunhai1,2, HUAI Baojuan1,2

(1.Tianshan Glaciological Station, State Key Laboratory of Cryospheric Sciences, Northwest Institute of Eco-Environment and Resources,Chinese Academy of Sciences, Lanzhou 730000, China; 2.University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China)

Abstract:In this paper, the temporal and spatial distributions of the equilibrium line altitudes (ELAs) of glaciers in High Asia are studied based on the data of glaciers monitoring. The study shows that: 1) spatially, the ELAs of the monitoring glaciers in High Asia follow the latitudinal zonation, longitudinal zonation and regional zonation. 2) temporally, the ELAs of the monitoring glaciers in High Asia have increased to variously extent. During 1960-2013, the ELAs of Ürümqi Glacier No.1 and Ts.Tuyuksuyskiy Glacier in the Tianshan Mountains had risen about 116 m and 80 m, respectively. Compared with the Ürümqi Glacier No.1, Ts.Tuyuksuyskiy Glacier was more sensitive to climate change. During 1983-2007, the variations of the ELAs of the No.125 (Vodopadnity), the Maily Aktru and the Leviy Aktru Glaciers were similar, as a whole, they were risen. Among them, the ELA of the Maily Aktru Glacier had risen about 142 m, ranking at the first. During 1962-2008, the ELAs of the monitoring glaciers in High Asia had risen as a whole, among them, the ELA of the Qiyi Glacier had risen about 264 m, being the fastest and the most one, while that of the Ürümqi Glacier No.1 had risen about 47 m, being the slowest and least one.

Key words:High Asia; monitoring glacier; equilibrium line altitude (ELA); temporal and spatial distributions

doi:10.7522/j.issn.1000-0240.2016.0171

收稿日期:2016-06-05;

修订日期:2016-10-10

基金项目:国家重大科学计划研究项目(2013CBA01801); 国家自然科学基金项目(41471058; 91425303; 41601076); 中国科学院西部之光“西部青年学者”项目(Y629961001)资助

作者简介:叶万花(1990-), 女, 甘肃天祝人, 2014年毕业于西北师范大学, 现为中国科学院西北生态环境资源研究院在读硕士研究生, 从事冰川变化研究. E-mail: yewanhua@lzb.ac.cn

*通讯作者: 王飞腾, E-mail: wangfeiteng@lzb.ac.cn.

中图分类号:P343.6

文献标志码:A

文章编号:1000-0240(2016)06-1459-11

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