乌鲁木齐河源1号冰川度日因子时空变化特征
【类型】期刊
【作者】崔玉环，叶柏生，王杰，刘友存，井哲帆（中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冰冻圈科学国家重点实验室；兰州大学资源与环境学院）
【作者单位】中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冰冻圈科学国家重点实验室；兰州大学资源与环境学院
【刊名】冰川冻土
【关键词】 冰川；消融；度日因子；乌鲁木齐河源
【资助项】国家重点基础研究发展计划（973计划）项目 （2007CB411502）；中国科学院“百人计划”项目 （40871036）
【ISSN号】1000-0240
【页码】P265-274
【年份】2019
【期号】第2期
【期刊卷】1;|7;|8;|2
【摘要】度日模型是估算冰川消融的一种简单而有效的方法,度日因子是该模型的重要参数,反映了单位正积温产生的冰雪消融量,其时空变化特征对不同模型模拟冰雪消融过程的精度有较大影响.根据乌鲁木齐河源1号冰川22a的物质平衡花杆观测资料和大西沟气象站气象资料,分析了该冰川度日因子的时空变化规律及其影响因素.结果表明:时间尺度上,融雪度日因子年际变化不大,融冰度日因子随年际变化有增加趋势,且这种增加趋势在冰川中下部要比冰川上部明显;空间尺度上,随海拔升高,度日因子具有明显的下降趋势;2000-2004年与1983-1989年相比,1号冰川东、西支夏季物质平衡变化量分别为-240mm和-290mm,其中气候变化直接引起的变化量为-206mm和-175mm.
【全文】 文献传递
乌鲁木齐河源1号冰川度日因子时空变化特征
摘 要:度日模型是估算冰川消融的一种简单而有效的方法,度日因子是该模型的重要参数,反映了单位正积温产生的冰雪消融量,其时空变化特征对不同模型模拟冰雪消融过程的精度有较大影响.根据乌鲁木齐河源1号冰川22 a的物质平衡花杆观测资料和大西沟气象站气象资料,分析了该冰川度日因子的时空变化规律及其影响因素.结果表明:时间尺度上,融雪度日因子年际变化不大,融冰度日因子随年际变化有增加趋势,且这种增加趋势在冰川中下部要比冰川上部明显;空间尺度上,随海拔升高,度日因子具有明显的下降趋势;2000-2004年与1983-1989年相比,1号冰川东、西支夏季物质平衡变化量分别为-240 mm和-290 mm,其中气候变化直接引起的变化量为-206 mm和-175 mm.
关键词:冰川;消融;度日因子;乌鲁木齐河源
0 前言
山地冰川是气候与地形共同作用的产物,其形成与发展记录了气候环境的波动与变化[1].物质平衡是冰川反映气候变化最敏感的指标之一,其动态变化是引起冰川波动和径流变化的物质基础,物质平衡的估算和恢复已得到冰川学家的广泛关注[2-6].目前物质平衡计算方法中,基于冰雪消融与正积温之间线性关系的度日模型应用最为广泛.度日模型虽然简单,但在流域尺度上可以给出类似于能量平衡模型的输出结果,度日因子作为其重要参数,是冰川表面能量传递与转化这一复杂过程的简化描述[2-3,7-12].
度日的概念是Finsterwalder和Schunk(1887)在阿尔卑斯山冰川变化研究中首次引入的,Braithwaite等[7,10]将其应用于格陵兰冰盖消融过程的研究中,得出冰川冰的度日因子要大于雪的度日因子,冰川冰和雪的度日因子之间的差别取决于其所处的气候条件.随着度日模型的发展,为了提高模拟精度,度日因子不再被看作常数,并引入了其它变量,如风速、相对湿度、太阳辐射和水气压等,模拟精度明显提高[13-16].
由于坡度、坡向、遮蔽等地形条件的影响,冰雪消融速率在空间上存在较大的差异.考虑到这些因素的影响,国外一些学者[14-18]在模型中引入空间分布式度日模型的概念,使得模拟精度大大提高.张勇等也在对中国西部冰川[19]和科其卡尔巴契冰川[11]度日因子的研究中,发现度日因子存在较大的时空变化特征,受到气温、海拔、冰面状况等因子影响.B raithw aite等[9]用能量平衡模型计算度日因子,得出度日因子与冰面反射率有一定相关性,在低温情况下,反射率越低,对应度日因子越高.
此外,融雪融冰度日因子因所处的气候条件不同而存在较大差异[7].Singh等[20]根据冰川融水径流实验方法得出,清洁雪和污化雪融雪度日因子分别为5.7和6.4 mm·°C-1·d-1,清洁冰和污化冰融冰度日因子分别为7.4和8.0 mm·°C-1·d-1;刘时银等[6]在乌鲁木齐河源1号冰川研究中得出1号冰川融雪度日因子为3.1 mm·°C-1·d-1,融冰度日因子介于5.1～10.1 mm·°C-1·d-1之间.由于融雪融冰度日因子的差异和冰面特性的不同,同一条冰川上度日因子也存在明显的时空差异.
本文选择已有近50 a物质平衡观测资料的天山乌鲁木齐河源l号冰川(以下简称l号冰川)作为研究冰川,利用1983-2004年间(1983年之前逐月物质平衡资料不全)详细的逐月物质平衡花杆观测资料和大西沟气象站逐日气温、降水资料,深入分析1号冰川度日因子时空变化特征,为冰川物质平衡模型的建立提供精确参数.
1 研究区概况
乌鲁木齐河源1号冰川是在中国乃至世界冰川监测中观测资料较为完整的观测冰川之一,位于天山中段天格尔山脉北坡乌鲁木齐河源区,为双支冰斗-山谷冰川,由东、西两支冰川组成,1962年统计面积分别为1.163 km2和0.677 km2,长度分别为2.12 km和1.96 km,海拔分别介于4 269～3 740 m和4 486～3 810 m之间[21].东、西支冰川有着各自的补给区并占据着不同的高度区间,虽然在其末端汇流形成统一冰舌,但由于其强烈退缩,于1994年前后分离为两支独立的冰川.
自1959年进行系统观测以来,1号冰川东、西支分别布设了8条横断面和1条纵剖面,共计69根测杆.除正常进行冬、夏和年平衡观测外,夏季每10～30 d还进行一次瞬时物质平衡和相应平衡线高度的测量,积累了详细的冰川物质平衡、平衡线高度与冰川末端位置变化的逐年观测结果.1959-2004年均物质平衡是-233.6 mm,累积物质平衡量增至-10 746.5 mm,表明l号冰川平均厚度已变薄了12 m,损失的体积为2 062×104 m3[22].
本研究选择1号冰川东、西两支资料较全的27个花杆点的物质平衡资料(各花杆点位置见图1),根据大西沟气象站逐日气温、降水资料,推求各花杆点度日因子,并分析其时空变化特征.
2 数据来源与处理
图1 乌鲁木齐河源1号冰川区位置及花杆点分布
Fig.1 The location of the Glacier No.1 at the headwaters of theÜrümqi River and the allocation of stakes for mass balance measurement
本研究以1号冰川为研究区,选取1983-2004年6-8月近于按月观测的花杆点的物质平衡资料作为分析基础,共选择了27个花杆点(其中东支15根,西支12根),所选花杆点能大致反映不同下垫面差异对冰面消融的影响.各花杆点的逐日气温根据大西沟气象站(距1号冰川末端2.5 km左右,海拔3 539 m)逐日气温数据、不同月份的温度梯度[23](见表1)推求;降水资料以叶柏生等[24]观测误差修正后的大西沟气象站观测降水资料为基础,采用杨大庆等[25]在对大西沟气象站和1号冰川末端降水资料分析中得出的降水梯度值(即22 mm·(100m)-1)推求各花杆点对应高度带的逐月降水量.
表1 不同月份的温度梯度K值
Table 1 Themonthly temperature gradients
月份1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12气温梯度K/(-℃·(100m)-1)0.298 0.319 0.409 0.527 0.600 0.529 0.600 0.571 0.584 0.423 0.326 0.266
图2 1号冰川东、西支不同高度带夏季度日因子(DDF)、降水(P)和正积温(PDD)逐月变化
Fig.2 The variations of monthly DDF,P and PDD on the east and west branches of the Glacier No.1 at different altitude belts for summer period
图3 1号冰川东、西支不同高度带夏季度日因子(DDF)、降水(P)和正积温(PDD)逐年变化
Fig.3 The variationsof annual DDF,P and PDD on the east and west branches of the Glacier No.1 at different altitude belts for summer period
3 度日因子及其时空分布
3.1度日因子
度日因子(DDF)是一定时期内的冰川消融量与同一时期内正积温的比值,公式如下:
式中:A为一定时期内的冰川或积雪消融量(mm);DDF为度日因子(mm·℃-1·d-1);PDD为一定时期内的正积温(℃).
A值依据积累量和花杆物质平衡观测值B计算,计算中冰川表面积累以降水代替,且假定所有降水均以固态形式降落在冰川上,即:
式中:P为一定时期内的降水量(mm);B为一定时期内的冰川物质平衡量(mm).
不同高度的PDD依据气象站气温Tt和高度计算:
式中:Tt为某天(t)的日平均气温(℃),Ht是逻辑变量,当Tt≥0℃时,Ht=1.0;当Tt＜0℃时,Ht=0.0,Z为所研究花杆海拔(m),Z0为大西沟气象站海拔(m),Ki为不同月份(i)的气温梯度(℃).
以1983-2004年6-8月份近于按月观测的花杆点的物质平衡资料,大西沟逐日气温、月降水资料为基础,由式(1)、(2)和(3)求得1号冰川各花杆点处夏季各月的降水、正积温和度日因子(见图2).总体上看,无论是在时间上还是空间上,度日因子都不是恒定值.在空间上,由于不同花杆点所处的冰面特性、海拔、坡度坡向等条件不同,度日因子存在差异;在时间上,随着年际变化,度日因子亦存在明显波动,东、西支各花杆点度日因子分别介于0.68～17.73 mm·℃-1·d-1和1.91～22.32 mm·℃-1·d-1之间,东支度日因子较为稳定,西支波动较大,这可能跟坡度、坡向,反射率变化等因素有关.图中部分花杆点有负值出现,可能是测量误差、雪崩或风吹雪等造成.
3.2 度日因子时间变化特征分析
3.2.1 夏季度日因子年际变化
以1983-2004年5-8月份近于按月观测的花杆点的物质平衡资料推求各花杆点夏季物质平衡值,用大西沟逐日气温、月降水资料和温度梯度、降水梯度推求各花杆点夏季正积温和降水量,由式(1)、(2)推求1号冰川各花杆点上夏季消融量和度日因子.从1号冰川东、西两支夏季度日因子年际变化(见图3)上看,从1983-2004年,东、西支度日因子分别介于3.27～10.66 mm·℃-1·d-1和3.08～14.25 mm·℃-1·d-1之间,东支在冰川中下部度日因子有增加趋势,中上部以融雪为主的度日因子有波动,但几乎没有变化趋势;而西支在整个冰川上度日因子均有上升趋势.总体上冰川下部的度日因子大于上部,这可能主要是融冰和融雪的差异.为此,下面将冰、雪度日因子分开来考虑.
3.2.2 雪线附近度日因子的年际变化
选择离雪线最近的东支H2′花杆点的度日因子来研究雪线处度日因子的年际变化(图4),从图中可以看出:雪线附近度日因子年际波动不大,介于3.12～7.71 mm·℃-1·d-1之间,且没有明显的变化趋势.其原因是:H2′点位于雪线附近,以融雪为主,冰面特性变化不大,度日因子较恒定.
图4 雪线附近度日因子变化
Fig.4 The variation of DDF around snow line
图5 融雪度日因子年际变化
Fig.5 The variation of DDF for snow ablation during 1983-1996
3.2.3 融雪、融冰度日因子计算
图6 1号冰川东、西支不同高度带夏季融冰度日因子(DDF)、降水(P)和正积温(PDD)逐年变化
Fig.6 Variations of the DDF for ice ablation,P and PDD on the east and west branches of the Glacier No.1 at different altitude belts in summer
从雪线附近度日因子的年际变化中可以看出,融雪的度日因子年际变化不大.除个别年度外,东支H2′点均在零平衡线之上,可认为其消融均为积雪消融,本文选取该点计算1983-1996年融雪度日因子(见图5),其均值为5.19 mm·℃-1·d-1.与刘时银的计算结果(3.1 mm·℃-1·d-1)[6]差异较大,可能是计算正积温方法差异引起的.在融冰度日因子计算中,假定冰川消融是先消融积雪,若积雪完全融化并有剩余正积温时,则剩余正积温用于消融冰川冰,进而计算各花杆点融冰度日因子,结果如图6所示.
从1983-2004年东、西支各花杆点夏季融冰度日因子年际变化上看,度日因子波动明显,且随年际变化有明显增加的趋势,而在冰川中下部这种增加趋势要比冰川上部明显,其原因可能是冰川退缩过程中冰川中下部冰面污化程度逐步加重,冰川表面反射率下降,导致度日因子增大.这与低温情况下反射率越低对应度日因子越高[10]结果相一致.
3.3 度日因子空间变化特征分析
在图6的计算结果上,取夏季融冰度日因子的年平均值并将其等距划分为5级,做出度日因子空间分布图(图7).由图7可以看出,度日因子存在明显的空间变化特征:度日因子在冰川中下部明显大于上部,这种变化可能是由于冰川冰面特性差异引起的.随着气候变暖,冰川加速退缩过程中,冰川中下部冰面污化程度较重,冰川表面反射率低,对应的度日因子较大;上部冰面污化程度相对不大,冰面反射率高,对应度日因子较小;西支度日因子整体上大于东支,这可能和山体遮蔽有关;最大度日因子值都出现在西支末端的C1点处.
图7 1号冰川夏季融冰度日因子空间分布
Fig.7 The spatial distribution of the DDF for ice ablation on the Glacier No.1
图8 度日因子随海拔的变化
Fig.8 The DDF changing w ith altitudeson the Glacier No.1
由图8可以看出,度日因子随海拔升高呈明显下降的趋势,这与张勇等[11]在科其卡尔巴契冰川中的研究结果相反,也与不同海拔的冰面特性差异对度日因子的影响有关.其原因是科其卡尔巴契冰川表面有大量厚层冰碛物覆盖,随着海拔升高冰碛物厚度逐渐减薄,度日因子也随之增大;而1号冰川表面冰碛物很少,度日因子随海拔升高具有明显下降的趋势,主要是冰面特性变化引起的.
4 冰面特性变化、气候变化对冰川消融的影响
由于DDF的变化,使得冰川物质平衡的变化可以分解为由气候变暖直接影响和冰川特性变化导致的物质平衡变化两部分组成,其中假设1980年代冰面特性和气候状况为初始值,由公式(1)可推导出:
式中:ΔA为一定时期内的冰川或积雪消融变化量(mm);PDD0和PDD分别为气候变化和冰面特性改变前后的正积温;DDF0和DDF分别为气候变化和冰面特性改变前后的度日因子;ΔDDF为度日因子的变化值;ΔPDD为正积温的变化值.
式(4)中第一项为DDF变化引起的消融变化量,可看作冰面特性变化(主要是冰面污化程度改变)引起的消融变化量;第二项是PDD变化的结果,看作气候变化(气温升高)引起的消融变化量.本文选择2000-2004年和1983-1989年(以下简称2000年以后和1980年代)1号冰川各高度带中值高度处的年平均度日因子、正积温和降水,研究了冰面特性改变和气候变化分别对冰川消融的贡献,计算中平衡线(1号冰川东、西支平衡线高度见图9所示)以上为纯消融积雪,物质平衡线以下既有积雪消融又有冰川冰的消融,由此确定各高度带度日因子的值(不同高度带年均度日因子值见表2).将1980年代的平均DDF看作初值DDF0,2000年以后的平均DDF看作冰面特性变化后的DDF;1980年代的PDD和降水看作气候变化前的PDD0和降水,2000年以后的PDD和降水看作气候变化后的PDD和降水,分别计算了冰面特性不变时的冰川消融量、冰面特性改变后的冰川消融量、冰川消融的变化量和气候变化引起的冰川消融的变化量(见图10).
计算结果表明(图10),随着海拔升高,冰川消融变化量呈下降趋势.其中,气候变化引起的消融变化量波动不大,且略有下降趋势,冰面特性改变引起的消融变化量逐渐减小至零,这一结论也可以从冰面特性改变间接引起的消融变化量和气候变化直接引起消融变化量占总消融变化量的百分数随海拔的变化图中(图11)明显看出.这说明,冰川消融变化量是气候变化和冰面特性改变引起的,且气候变化对消融的影响在整个冰川上表现较一致,而冰面特性改变间接引起的消融变化量主要在冰川中下部.主要原因可能是高海拔地区几乎为积雪覆盖,冰面特性几乎没有变化,消融变化只取决于气候条件;而低海拔区消融量变化是气候和冰面特性变化共同作用的结果,由于冰面污化等原因使得冰面特性变化的影响显著的.
图9 1号冰川东、西支雪线高度的变化
Fig.9 The equilibrium line variations on east and west branches of the Glacier No.1
表2 1号冰川不同高度带年均度日因子值
Table 2 The annualmean DDF at different attitudes in the Glacier No.1
东支西支高度带海拔/m度日因子/(mm·°C-1·d-1)高度带面积/km2高度带海拔/m度日因子/(mm·°C-1·d-1)高度带面积/km2 3 740～3 800 7.121 0.065 3810～3850 8.447 0.005 3 800～3 850 6.695 0.088 3 850～3 900 9.275 0.024 3 850～3 900 6.713 0.118 3 900～3 950 8.349 0.041 3 900～3 950 6.430 0.160 3 950～4 000 7.852 0.067 3 950～4 000 3.995 0.205 4 000～4 050 7.059 0.088 4 000～4 050 4.140 0.160 4 050～4 100 6.430 0.112 4 050～4 100 4.661 0.169 4 100～4 150 6.221 0.053 4 100～4 150 5.190 0.095 4 150～4 200 5.324 0.037 4 150～4 267 5.190 0.201 4 200～4 486 5.190 0.180
图10 不同冰面特性下的消融量与消融变化量随海拔的变化
Fig.10 The ablation changing w ith attitudes fo r different ice-surface features
图11 冰面特性改变和气候变化对消融的影响
Fig.11 The influence of ice-surface feature changing on ablation
图12 气温升高后的物质平衡总量、1983-1989年和2000-2004年平均夏季物质平衡总量随海拔的变化
Fig.12 A rea and mass balance changing w ith attitudes
5 不同高度带夏季物质平衡量的计算
按50 m间距将冰川划分为不同高度带,通过空间插值计算各高度带中值高度上1983-1989年和2000-2004年的夏季平均物质平衡值(B0和B).其中,用雪线高度划分积累区和消融区;通过融雪度日因子计算的消融量、大西沟气象站降水资料和降水梯度空间插值的积累区降水量来计算积累区物质平衡值;用1983-1989年的夏季平均度日因子(即DDF0)、2000-2004年的夏季平均正积温(即PDD)计算气候变化后的夏季物质平衡值(Bt);用融雪度日因子、2000-2004年的夏季平均度日因子(即PDD)、降水量计算积累区气候变化后的物质平衡值;与各高度带的面积(分别用1983-1989年和2000-2004年的平均值),计算不同高度带夏季物质平衡量(见图12,1983-1989年、2000-2004年和气候变化后的物质平衡总量分别用Bz0,Bz和Bzt表示).
由图12可看出,2000-2004年与1983-1989年相比,1号冰川东、西支夏季物质平衡变化量分别为-240 mm和-290 mm,其中气候变化直接引起的变化量为-206 mm和-175 mm,其对冰川加速消融的贡献率分别为86%和60%,通过冰面特性变化间接引起的贡献率分别为14%和40%.由此可见,在全球气候变暖的背景下,1号冰川加速退缩主要是气候变化引起的,但在退缩过程中引起的冰面特性变化对消融的影响也是一个不容视的因素.
6 结论与讨论
20世纪80年代中后期,中国西北地区气候特征向暖湿转变[26],冰川消融、物质平衡及其对气候变化敏感性的响应研究显得尤为重要.本文以乌鲁木齐河源1号冰川22 a实测物质平衡资料反演各个花杆点处的度日因子,通过分析其时空变化特征得出以下结论:融雪度日因子年际变化不大,而融冰度日因子随年际变化均有增加趋势,且在冰川中下部这种增加趋势要比冰川上部明显;雪线附近度日因子年际波动不大;空间上,随海拔升高,度日因子具有明显的下降趋势;2000-2004年与1983-1989年相比,1号冰川东、西支夏季物质平衡变化量分别为-240 mm和-290 mm,其中气候变化直接引起的变化量为-206 mm和-175mm,其对冰川加速消融的贡献率分别为86%和60%;冰面特性改变间接引起的变化量分别为-34 mm和-115 mm,贡献率分别为14%和40%.因此,在物质平衡计算中有必要考虑冰川特性变化对冰川消融的影响.
然而,度日因子也有不足之处,不仅与海拔、下垫面等因素有关,同时也受遮挡、坡度等地形因素的影响.此外.在度日因子的计算过程中存在3个主要的误差来源:1)冰川区降水在时间、空间上差别较大,而推求降水时所采用的降水梯度可能并不能真实地反映冰川区的降水时间、空间分布状况;2)温度梯度对物质平衡的模拟有很大的影响,温度插值中所用温度梯度是根据几个气象站气温统计所的,并不能真实反映气温随海拔的变化情况;3)1号冰川风吹雪和雪崩造成的误差.
因此,为了满足消融模拟过程中高空间、高时间分辨率的需要,度日因子及模型还需进一步的改进.
参考文献(References):
[1] Zhang Yansheng,Kang Ersi.Energy balance and microclimatology on glacier surfer[C]//Shi Yafeng.Glaciers and Their Environments in China—the Present,Past and Future.Beijing:Science Press,2000.79-100.[张寅生,康尔泗.能量平衡与冰面微气候.[C]//施雅风.中国冰川与环境—现在,过去和未来.北京:科学出版社,2000:79-100.]
[2] Braithwaite R,Zhang Y.Sensitivity of mass balance of five Swiss glaciers to temperature changes assessed by tuning a degree-day model[J].Journal of Glaciology,2000,46:7-14.[3]Laumann T,Reeh N.Sensitivity to climate change of the mass balance of glaciers in southern Norway[J].Journalof Glaciology,1993,39(133):635-665.
[4] Liu Shiyin,Ding Yongjian,Wang Ninglian,etal.Mass balance sensitivity to climate change of the Glacier No.1 at the Ürümqi River head,Tianshan M ts[J].Journal of Glaciology and Geocryology,1998,20(1):9-13.[刘时银,丁永建,王宁练,等.天山乌鲁木齐河源1号冰川物质平衡对气候变化的敏感性研究[J].冰川冻土,1998,20(1)9-13.]
[5] Liu Shiyin,Xie Zichu,Liu Chaohai.M ass balance and fluctuations of glaciers[C]//Shi Yafeng.Glaciers and Their Environments in China—the Present,Past and Future.Beijing:Science Press,2000:101-123.[刘时银,谢自楚,刘潮海.冰川物质平衡与冰川波动[C]//施雅风.中国冰川与环境-现在,过去和未来.北京:科学出版社,2000:101-123.]
[6] Liu Shiying,Ding Yongjian,Ye Baisheng,etal.Study on the mass balance of the Glacier No.1 at the headwaters of theÜrümqi River using degree-day method[C]//Proceedings of the Fifth Chinese Conference on Glaciology and Geocryology(Volume 1).Lanzhou:Gansu Culture Press,1996:197-204.[刘时银,丁永建,叶柏生,等.度日因子用于乌鲁木齐河源1号冰川物质平衡计算的研究[C]//第五届全国冰川冻土学大会论文集(上册).兰州:甘肃文化出版社,1996:197-204.]
[7] Braithwaite R J,Olesen O B.Calculation of glacier ablation f rom air temperature,West Greenland[C]//Oerleamns J.Glacier Fluctuations and Climatic Change.New York:Kluwer Academic Publishers,1989:219-233.
[8] Hock R.Temperature index melt modeling in mountain areas[J].Journal of Glaciology,2003,282:104-115.
[9] Braithwaite R J.Positive degree-day factor for ablation on the Greenland ice sheet studied by energy:balance modeling[J].Journal of Glaciology,1995,41(137):153-160.
[10]Braithwaite R J,Y Zhang.Modeling changes in glacier mass balance that may occur as a result of climate changes[J].Geogr.Ann,1999,81A(4):489-496.
[11]Zhang Yong,Liu Shiyin,Shangguan Donghui,etal.Positive degree-day factor for Keqicar Baqi Glacier,south of Tianshan[J].Journal of Glaciology and Geocryology,2005,27(3):337-343.[张勇,刘时银,上官冬辉,等.天山南坡科其卡尔巴契冰川度日因子变化特征研究[J].冰川冻土,2005,27(3):337-343.]
[12]Ohmura A.Physical basis for the temperature-basedmelt index method[J].J.Appl.Meteorology,2001.40:753-761.
[13]Lang H.Relations between glacier runoff and meteorological factors observed on and outside the glacier[J].IAHS Pub1.,1968,79:429-439.
[14]Braithwaite R J,Olesen O B.Seasonal variation of ice ablation at the margin of the Greenland ice sheet and its sensitivity to climate change,Qamanrss Psermia,West Greenland[J].Journal of Glaciology,1993,39(132):267-274.
[15]Schreider S Y,Whetton P H,Jakeman A J,etal.Runoff modeling for snow affected catchments in the Australian alpine region,eastern Victoria[J].Journal of Hydrology,1997,200:1-23.
[16]A rendt A,Sharp M.Energy balancemeasurementson a Canadian high arctic glacier and their implications for mass balance modeling[J].IAHs Pub1.,1999,256:165-172.
[17]Cazorzi F,Fontana G D.Snowmelt modeling by combining air temperature and a distributed radiation index[J].Journal of Hydrology,1996,181:169-187.
[18]Hock R.A distributed temperature index ice and snowmelt model including potential direct solar radiation[J].Journal of Glaciology,1999,45(149):101-111.
[19]Zhang Yong,Liu Shiyin,Ding Yongjian.Spatial variation of degree-day factors on the observed glaciers in Western China[J].Journal of Glaciology and Geocryology.2006,61(1):89-98.[张勇,刘时银,韩海东,等.中国西部冰川度日因子的空间变化特征[J].冰川冻土,2006,61(1):89-98.]
[20]Singh P,Kumar N,A rora M.Degree-day factors for snow and ice for Dokriani Glacier,Garhw al Himalayas[J].Journal of Hydrology,2000,235:1-11.
[21]Liu Chaohai,Xie Zichu,Wang Chunzu.A research on the mass balance p rocesses of Glacier No.1 at the headw aters of theÜrümqi River,Tianshan Mountains.[J].Journal of Glaciology and Geocryology,1997,19(1):17-24.[刘海潮,谢自楚,王纯足.天山乌鲁木齐河源1号冰川物质平衡过程研究.[J].冰川冻土,1997,19(1):17-24.]
[22]Li Zhongqin,Shen Yongping,Wang Feiteng,etal.Response of melting ice to climate change in the Glacier No.1 at the headw aters ofÜrümqi River,Tianshan Mountain[J].Advances in Climate Change Research,2007,3(3):132-137.[李忠勤,沈永平,王飞腾,等.天山乌鲁木齐河源1号冰川消融对气候变化的响应[J].气候变化研究进展,2007,3(3):132-137.]
[23]Ye Baisheng.The Effect of Climatic Change on Water Resources in the Tianshan Mountains[D].Lanzhou:Doctor Thesis Graduate of Lanzhou Institute of Glaciology and Geocryology,Chinese Academy of Sciences,1994:49-50.[叶柏生.气候变化对天山山区水资源影响的若干研究[D].兰州:中国科学院兰州冰川冻土研究所博士毕业论文,1994:49-50.]
[24]Ye Baisheng,Yang Daqing,Ding Yongjian,etal.A bias-corrected p recipitation climatology for China[J].Acta Geographica Sinica,2007,62(1):3-13.[叶柏生,杨大庆,丁永建,等.中国降水观测误差分析及其修正[J].地理学报,2007,62(1):3-13.]
[25]Yang Daqing,Jiang Tong,Zhang Yinsheng,etal.Analysis and correction of errors in p recipitation measurement at the head ofÜrümqi River[J],Tianshan.Journal of Glaciology and Geocryology,1988,10(4):384-400.[杨大庆,姜彤,张寅生,等.天山乌鲁木齐河源降水观测误差分析及其改正[J].冰川冻土,1988,10(4):384-400.]
[26]Shi Yafeng,Shen Yongping,Li Dongliang,elal.An A ssessment of the Issues of Climatic Shift from Warm-dry to Warmwet in Northwest China[M].Beijing:China Meteorological Press,2003:4-97.[施雅风,沈永平,李栋梁,等.中国西北气候由暖干向暖湿转型问题评估[M].北京:气象出版社,2003:4-97.]
Analysis of the Spatial-Temporal Variations of the Positive Degree-Day Factors on the Glacier No.1 at the Headwaters of theÜrümqi River
Abstract:The degree-day model isone of the simplest and significant methods to estimate glacier ablation.Degree-day factor isan important parameter of degree-day model,show ing the glacier-snow ablation fo r a unit positive degree-day.Tempo ral and spatial variations of a degree-day factor have great impacts on the accuracy of snow or icemeltmodeling.In this paper,the spatial-tempo ral variation characteristics of the degree-day factors and the influencing factors are analyzed according to the mass balance observed by stakes on the Glacier No.1 and the weather data of Daxigou Meteorological Station.The study show s that:1)temporally,the annual change of degree-day facto rs fo r snow ablation is not obvious,w hereas the annual change of degree-day factors for ice ablation is increasing and the increasing trend in the lower part ismo re significant than that in the upper of glacier;2)spatially,the degree-day facto rs obviously decrease w ith attitude;3)the mean summer mass balance variation was-240 mm and-290 mm in the east and w est branch,respectively,of the Glacier No.1 during 2000-2004,as compared w ith that during 1983-1989,among them-206 mm and-175 mm,respectively,was directly caused by climate change,and-34 mm and-115 mm,respectively,indirectly caused by ice-surface feature change.
Keywords:glaciers;ablation;degree-day factors;headwaters of theÜrümqi River
中图分类号:P343.6
文献标识码:A
文章编号:1000-0240(2010)02-0265-10
收稿日期:2009-10-11;
修订日期:2010-01-06
基金项目:国家重点基础研究发展计划(973计划)项目(2007CB411502);中国科学院“百人计划”项目(40871036)资助