北极Svalbard、斯堪的纳维亚与挪威南部冰川物质平衡对比及其气候意义
【类型】期刊
【作者】徐明星，闫明，康建成，任贾文（国家海洋局极地科学重点实验室中国极地研究中心；上海师范大学城市生态与环境研究中心；中国科学院寒区旱区环境与工程研究所）
【作者单位】国家海洋局极地科学重点实验室中国极地研究中心；上海师范大学城市生态与环境研究中心；中国科学院寒区旱区环境与工程研究所
【刊名】冰川冻土
【关键词】 北极；冰川物质平衡；度日模型；气候变化
【资助项】国家自然科学基金项目 （40876098）；国家海洋局极地考察办公室北极黄河站考察项目资助
【ISSN号】1000-0240
【页码】P641-649
【年份】2019
【期号】第4期
【期刊卷】1;|7;|8;|2
【摘要】利用1946—2005年北极Svalbard、斯堪的纳维亚及挪威南部冰川物质平衡资料,分析了冰川物质平衡的变化特征及其对气候变化的响应.结果表明:北极Svalbard地区冰川物质平衡具有较低的年振幅和较小的年际变化;环北极的斯堪的纳维亚地区和挪威南部地区冰川物质平衡则具有较高的年振幅和较大的年际变化;20世纪80年代末90年代初,3个地区冰川物质平衡均达极大或较大值,之后呈加速向负平衡发展之势.冰川物质平衡对气候变化的敏感性与其物质平衡状态有关:物质平衡越是趋向正平衡发展的冰川,其敏感值较高,反之亦然;海洋性冰川较大陆性冰川对平衡线高度变化(气候变化)敏感.平均而言,三个地区冰川物质平衡在观测期内的亏损量相对于零平衡状态而言,相当于气温上升了0.32℃.冰川净物质平衡对1℃升温的敏感性变化范围为-0.42～-0.99mw.e..a-1,对10%降雪增量的敏感性为+0.01mw.e..a-1～+0.57mw.e..a-1;平衡1℃升温导致的冰川净物质平衡消融需要降雪量增加24%.冰川物质平衡对气候变化的敏感性与其所处气候环境背景(大陆度)相关性,越是趋向海洋性的冰川其敏感性越高.
【全文】 文献传递
北极Svalbard、斯堪的纳维亚与挪威南部冰川物质平衡对比及其气候意义
摘 要：利用1946—2005年北极Svalbard、斯堪的纳维亚及挪威南部冰川物质平衡资料，分析了冰川物质平衡的变化特征及其对气候变化的响应.结果表明：北极Svalbard地区冰川物质平衡具有较低的年振幅和较小的年际变化；环北极的斯堪的纳维亚地区和挪威南部地区冰川物质平衡则具有较高的年振幅和较大的年际变化；20世纪80年代末90年代初，3个地区冰川物质平衡均达极大或较大值，之后呈加速向负平衡发展之势.冰川物质平衡对气候变化的敏感性与其物质平衡状态有关：物质平衡越是趋向正平衡发展的冰川，其敏感值较高，反之亦然；海洋性冰川较大陆性冰川对平衡线高度变化（气候变化）敏感.平均而言，三个地区冰川物质平衡在观测期内的亏损量相对于零平衡状态而言，相当于气温上升了0.32℃.冰川净物质平衡对1℃升温的敏感性变化范围为－0.42～－0.99mw.e.·a－1，对10%降雪增量的敏感性为＋0.01mw.e.·a－1～＋0.57mw.e.·a－1；平衡1℃升温导致的冰川净物质平衡消融需要降雪量增加24%.冰川物质平衡对气候变化的敏感性与其所处气候环境背景（大陆度）相关性，越是趋向海洋性的冰川其敏感性越高.
关键词：北极；冰川物质平衡；度日模型；气候变化
0 引言
小冰川面积占全球冰川面积的3%［1］，其响应气候变化的时间短，故在以10a和100a计的气候与海平面变化中起着重要作用［2］.20世纪小冰川对全球海平面上升的贡献达到了20%，最近20a其退缩呈加速变化的趋势，预计至2100年，小冰川消融将会使海平面上升10～25cm［1，3］.北极地区分布着全球近2／3的小冰川［4］，其覆盖面积约为275 000km2［5］，预测显示北极地区未来的气候变暖将比低纬地区更加显著［6－7］.因此，研究该区冰川物质平衡对气候变化的敏感性对认识未来海平面的变化具有重要价值.目前，只有少数学者对北极地区冰川物质平衡对气候变化的响应进行了研究［4，8－9］，由于采取的研究方法不同，得出的结论往往也不尽相同［10］.对于北极地区范围的划定，不同学科和学者之间存在差异［11］，本文所指的北极地区系北纬60°以北地区［5］.根据不同的气候背景，它包括“真正”意义上的北极大陆性冰川和“非北极”的海洋性冰川.本文进行北极Svalbard、斯堪的纳维亚及挪威南部冰川物质平衡对比研究，力图揭示北极不同地区、不同性质冰川物质平衡对气候变化的响应.
1 数据源
自1946年以来，对冰川物质平衡的观测研究倍受人们的关注.国际地球物理年（1957—1959年）之前，只有不足10条冰川的物质平衡被观测.此后，物质平衡被观测冰川数量迅速上升，并在20世纪70年代中期达到每年70～90条的最大值，时至2000年已有超过260条的冰川被观测［12］.
本文利用北极Svalbard、斯堪的纳维亚及挪威南部地区20条冰川（表1）1946—2005年的物质平衡统计资料，并收集各冰川区附近气象站点（图1）观测数据，对冰川物质平衡变化特征及其对气候变化的响应进行研究.冰川物质平衡数据来源于世界冰川监测服务处（WGMS）和美国科罗拉多大学北极与阿尔卑斯研究所（INSTAAR），包括冰川净物质平衡值、夏季平衡值和冬季平衡值；各气象站点数据包括日平均气温和降水量，来源于挪威气象所和斯德哥尔摩大学（http：／／www.ink.su.se／pub／jsp／polopoly.jsp？d＝4060＆a＝23496）.
研究区域内冰川物质平衡观测最早可以追溯至1945／1946年，为瑞典的Storglaciären冰川.由于气象数据并不完整，本文仅讨论上述20条中的15条冰川（表1）物质平衡对气候变化的响应，其中具有最长物质平衡和气象观测数据的是挪威的Storbreen冰川（1957／1958—1998／1999年）［13－14］.
2 研究方法
各地区冰川物质平衡值是通过对地区内的冰川进行面积加权计算而得，其计算公式如下：
式中：B为各地区冰川物质平衡值；Bi，Si分别为相应地区内每条冰川的物质平衡值和面积权重.
表1 各冰川及其物质平衡对增温和降雪增量的敏感性（m w.e.·a－1）
Table 1 The researched glaciers and their sensitivities（m w.e.·a－1）of mass balance to 1℃temperature increase（T）and 10%snow precipitation increase（P）
注：T为平均气温；P为降雪量；CI为大陆度；R为夏季平衡（bs）与正积温以及冬季平衡（bw）与降雪量的相关性.“／”表示缺少数据而未做分析；“—”表示由于物质平衡与气象参数之间R2＜0.15而未做分析.
R2净平衡敏感性地区 冰川名称 气象站点 CI＋10% bsbwT＋1℃ P＋10%夏季平衡敏感性T＋1℃冬季平衡敏感性P Svalbard Austre Brøggerbreen Ny－lesund 17.0 0.59 ＜0.15 －0.45 ＋0.57 －0.43—0.53 ＋0.07 Midre Lovénbreen Ny－lesund 17.0 0.66 ＜0.15 －0.46 — －0.45 —Kongsvegen Ny－lesund 17.0 0.55 0.34 －0.69 ＋0.49 －0.37 ＋0.22 Hansbreen Ny－lesund 17.2 0.66 ＜0.15 －0.64 ／ －0.65 —Vöringbreen ／ ／ ／ ／ ／ ／ ／Bertilbreen ／ ／ ／ ／ ／ ／ ／Daudbreen ／ ／ ／ ／ ／ ／ ／Waldemarbreen ／ ／ ／ ／ ／ ／ ／斯堪的纳维亚 Engabreen Glomfjord 7.6 0.56 0.16 －0.62 ＋0.27 －0.74 ＋0.14 Storglaciären Tarfala 16.6 0.62 ／ －0.55 ／ －0.40 ／Storglombreen Glomfjord 7.6 0.61 ＜0.15 －0.99 — －0.66 —Langfjordjøkelen Tromsø 9.3 0.73 0.21 －0.64 ＋0.12 －0.87 ＋0.11 Rabots glaciär Tarfala 16.6 0.55 ／ －0.58 ／ －0.45 ／Mårmaglaciären Abisko ／ ／ ／ ／ ／ ／ ／挪威南部 Ålfotbreen Sandane 11.7 0.40 0.47 — ＋0.28 －0.79 ＋0.31 Hardangerjøkulen Fokstua 20.7 0.72 0.25 －0.74 ＋0.29 －0.62 ＋0.17 Storbreen Fokstua 20.3 0.78 0.29 －0.57 ＋0.01 －0.52 ＋0.09 Hellstugubreen Fokstua 20.3 0.73 ＜0.15 －0.42 ＋0.20 －0.46 —Grasubreen Fokstua 20.3 0.77 0.35 －0.46 ＋0.02 －0.46 ＋0.07 Nigardsbreen Sandane 11.7 0.46 0.25 －0.59 ＋0.22 －
以冰川物质平衡对气象参数（年正积温和年降雪量）变化的敏感性表示冰川物质平衡对气候变化的响应.已有多种模型被应用于研究冰川物质平衡的敏感性，包括简单的气温指标模型（Simple temperature－index）［15］，能量平衡模型（Energy－balance）［2］以及冰动力学模型（Ice－dynamic model）［16］.本文采用广泛应用于北欧、阿尔卑斯山、格陵兰冰盖以及青藏高原地区的度日模型［4，8－9，17－19］（Degree－day model），对上述3个地区冰川物质平衡对气候变化的响应进行研究.
图1 研究区域及各研究冰川分布示意图
Fig.1 Map showing the research regions including the studied glaciers
度日模型基于冰川／积雪的消融和积累与气温和降水（尤其是某一特定时段内的冰面正积温和降雪量）之间的线性关系而建立（图2）.在对格陵兰冰盖研究中发现，冰川年消融量与年正积温的相关系数达到了0.96［17］.度日模型尽管简单，但其中气温和降水数据相对于其它气象参数较容易获取（尤其是在相对偏远且缺乏资料的冰川区），通常可取得较理想的模拟效果［20－22］.
以夏季和冬季物质平衡值代替净平衡，因为它们与气象参数具有更显著的联系［23］.在夏季和冬季的过渡处于不断变化的气候背景下［6］，使用气象数据的日平均值替代月平均值可以直接计算正积温和降雪量，不需定义夏季和冬季的长度，能够产生与观测值较接近的模拟效果［24］.夏季物质平衡与年正积温的线性关系由式（1）所示，冬季物质平衡与年降雪量的线性关系由式（2）所示：
图2 Ålfotbreen冰川历年夏季平衡与正积温（a）、冬季平衡与降雪量（b）的回归分析
Fig.2 Regression analyses of measured summer mass balance vs annual positive degree day（a）and winter mass balance vs annual snow precipitation（b）on GlacierÅlfotbreen
式中：bs和bw分别为冰川的夏季和冬季物质平衡值；as和aw分别为冰川消融和积累的度日因子；β为逻辑变量；T和P分别为各气象站点所观测的日平均气温和降水量.冰川物质平衡线高度处的气候特征能够最好地代表该冰川的局地气候特征［25］，所以各气象站点所观测的日平均气温按0.65℃·（100m）－1［26］的垂直梯度被推算至平衡线高度处.年正积温和年降雪量通过对每年1月1日（t1）至12月31日（t2）之间的T和P积分所得.每条冰川的正积温为多年平衡线高度处的正积温，降雪量则为多年平衡线高度处温度小于0℃时对应的降水量，假设多年平衡线高度处的降水量等于气象观测站点的降水量.
冰川物质平衡对气候变化的响应研究包括冰川净物质平衡对1℃增温和10%降雪增量的敏感性，冰川夏季平衡对1℃增温以及冰川冬季平衡对10%降雪增量的敏感性.当气温增加1℃时，假设降水量没有发生变化，反之亦然.
为研究不同气候背景（大陆性和海洋性气候）条件下冰川物质平衡的敏感性，应用波兰学者焦金斯基（W.Gorczynski）提出的大陆性公式：K＝1.7A／sinφ－20.4 （3）式中：K为大陆度；A为气温年较差；φ为纬度.对不同冰川所在地的大陆度（Continentality Index）进行定量计算（表1）.大陆度是地理学和气候学研究中的一个重要参数，是衡量大陆或海洋影响气候程度的指标［27］.气温年较差为一年中最热月和最冷月平均气温的差值，本文取气温年较差的多年平均值.大陆性气候区气温振幅较大，且由于高压系统作用降水量往往较小；而海洋性气候区气温振幅较小，低压系统作用导致降水量常常较大［4，8－9］.
3 结果与讨论
3.1 冰川物质平衡变化的区域特征
由于区域气候及其波动或变化程度的差异，以及冰川规模、冰川地形和冰川表面状况决定的冰川对气候波动和变化的敏感（响应）程度存在差别，不同地区冰川的物质平衡状况具有明显差异.Letréguilly等［28］指出，超出山系范围，在世纪时间尺度上欧洲和中亚之间冰川物质平衡的变化是可以比较的，但这种比较不能超出大陆范围.丁永建等［26］进一步研究指出，不同大陆之间物质平衡亦存在着某些联系.由图3可见，Svalbard、斯堪的纳维亚和挪威南部地区冰川物质平衡变化具有鲜明的地域特征：
（1）总体而言，北极Svalbard地区冰川物质平衡具有较低的年振幅和较小的年际变化，而环北极的斯堪的纳维亚和挪威南部地区冰川物质平衡则具有较高的年振幅和较大的年际变化.20世纪80年代末90年代初，3个地区冰川物质平衡均达极大或较大值，之后呈加速向负平衡发展之势.
（2）1960年代末至1980年代中期，北极Svalbard地区冰川物质平衡保持稳定的负平衡波动状态，随后出现向零平衡状态发展的短暂变化趋势.20世纪80年代末90年代初之前，斯堪的纳维亚和挪威南部地区冰川物质平衡过程均呈现正向波动特征，但波动幅度存在差异.1960年代期间，挪威南部冰川物质平衡波动幅度明显高于斯堪的纳维亚，而1970年代期间则相反.
图3 Svalbard、斯堪的纳维亚和挪威南部地区冰川物质平衡变化
Fig.3 The variations of glacier mass balances in Svalbard，Scandinavia and Southern Norway
3.2 冰川物质平衡对气候变化的响应
3.2.1 冰川物质平衡对平衡线高度（ELA）变化的敏感性
依据冰川净平衡与平衡线高度之间较高的相关性，许多学者已对区域尺度上冰川物质平衡及其对平衡线高度变化（气候变化）的敏感性做了研究［29－33］.通过冰川历年物质平衡值与平衡线高度的回归分析，本文对表1中的15条冰川（由于资料限制，不含Vöringbreen、Bertilbreen、Daudbreen、Waldemarbreen和Storglombreen冰川）物质平衡对平衡线高度变化的敏感性进行讨论，以期认识区域尺度上冰川物质平衡对气候变化的响应：
（1）冰川物质平衡对平衡线高度变化（气候变化）的敏感性与其物质平衡状态有关.物质平衡越是趋向正平衡发展的冰川，其敏感值越高，而物质平衡越是趋向负平衡发展的冰川，其敏感值相对越低（图4）.斯堪的纳维亚山地的Engabreen冰川和挪威南部的Ålfotbreen、Hardangerjøkulen及Nigardsbreen冰川均呈正物质平衡状态，具有较高的敏感值.然而，丁永建等［26］研究发现，20世纪50—90年代冰川物质平衡越是趋向负状态，其对平衡线高度变化的越敏值越大.二者研究结论不一致的原因在于：1）上述3个地区处于负平衡状态的冰川对气候变化经历多年的响应，目前可能与局地气候处于动态稳定状态，因此其对平衡线高度变化的敏感性反而较低；2）丁永建等［26］以北半球的冰川为研究对象，而本文论述的是区域尺度上冰川物质平衡对平衡线高度变化的敏感性，研究尺度上存在差异.
图4 冰川平均净物质平衡值对平衡线高度变化的敏感性
Fig.4 The sensitivity of average net mass balance toΔELAin the selected glaciers
（2）与已有研究［2，4，8－9］结论一致，海洋性冰川或海洋性气候作用强烈地区的冰川，比大陆性冰川或大陆性气候作用强烈区域的冰川对平衡线高度变化 （气候变化）敏感得多.该特征在不同地区的冰川上均有所体现，例如斯堪的纳维亚和挪威南部近海岸（包括Ålfotbreen和Nigardsbreen冰川）海洋性气候作用较Svalbard地区强烈（表1），两地冰川物质平衡对平衡线高度变化的敏感值分别为－6 mm·m－1和－5.6mm·m－1（ELA每升高1m冰川物质平衡的相应减小值［26］），显著高于Svalbard地区（－3.725mm·m－1）.此外，同一地区的不同冰川物质平衡对其平衡线高度变化的敏感性也不尽相同.斯堪的纳维亚的Rabotsglaciär冰川以及挪威南部的Grasubreen冰川，由于位置偏离海岸，更加偏向内陆，受大陆性气候作用相对较强，二者敏感值均仅为－3.4mm·m－1，明显低于区内其它冰川，甚至低于Svalbard地区的平均值.
根据上述3个地区各冰川各时间分段（表2）实际观测的平均零平衡线高度（ELA）和各冰川在整个观测期间净物质平衡bn＝0时的零平衡线高度（ELA0）之间的差值，由气温梯度可大致推算出各冰川所反映的该时间分段的气温变化值，而整个地区在该时间分段的气温变化值则取各冰川所反映的气温变化平均值.由表2可以看，斯堪的纳维亚与挪威南部地区自1946年以来每10a气温的相对变化值呈上升趋势，而Svalbard地区则保持相对稳定状态.平均而言，上述3个地区物质平衡平均亏损量相对于零平衡状态，相当于气温上升了0.32℃，升温幅度自北向南依次递减，最显著的地区是Svalbard地区，气温的相对上升值高达0.55℃，而挪威南部气温相对上升值仅为0.12℃.该结果验证了已观测到的变化以及IPCC评估报告中预估气候变化的模式，即北极地区的变暖程度将较其它地区大［4，6－7］.北极地区较高的气温增幅和较低的冰川物平衡年振幅，也反映了北极岛屿冰川对气温变化具有较低的敏感性［6，17］.
3.2.2 冰川物质平衡对气候变化的敏感性
由表1可知，3个地区冰川物质平衡对气候变化的敏感性差异显著.净物质平衡对1℃温度上升的敏感性变化范围为－0.42～－0.99mw.e.· a－1，对应挪威南部的Hellstugubreen冰川和斯堪的纳维亚的Storglombreen冰川；而年降雪量增加10%，只引起Storbreen冰川净物质平衡增加＋0.01mw.e.·a－1，却可以引起Austre Brøggerbreen冰川＋0.57mw.e.·a－1的净物质平衡增量.总体而言，平衡1℃温度上升导致的冰川净物质平衡消融量，需要降雪量增加24%.夏季物质平衡对1℃升温的敏感性变化范围介于Svalbard地区Austre Brøggerbreen冰川的－0.43mw.e.· a－1至斯堪的纳维亚Langfjordjøkelen冰川的－0.87mw.e.·a－1之间；冬季物质平衡对10%降雪增量的敏感性则从挪威南部Grasubreen和Ni gardsbreen冰川的＋0.07mw.e.·a－1变化至Ålfotbreen冰川的＋0.31mw.e.·a－1，Svalbard地区由于下降风对降雪分布的影响等多种原因［34－35］，该区冬季物质平衡和年降雪量的相关性较低（R2＜0.15），仅有Kongsvegen冰川冬季平衡对10%降雪增量表现出＋0.22mw.e.·a－1的敏感性.
表2 不同地区平均净物质平衡和相对于零平衡状态时的气温变化值＊
Table 2 The average net mass balances（mm w.e.·a－1）and the values of temperature change（℃）relative to that at equilibrium state in different regions
注：＊气温变化值由零平衡线高度差值（ELA－ELA0），采用0.65℃·（100m）－1的气温梯度值［26］计算.
总平均Svalbard Bn／（mm·a－1）地区 1946—1955 1956—1965 1966—1975 1976—1985 1986—1995 1996—2003 Bn／（mm·a－1） －631 －411 579 225 －56 －252 39 T／℃ 0.19 0.10 －0.26 0.14 －0.18 0.69 0.28挪威南部Bn／（mm·a－1） －347 －35 166 －40 878 －174 98 T／℃－467 －522 －55 －252 －335 T／℃ 0.86 0.76 0.42 0.69 0.55斯堪的纳维亚0.28 0.01 0.17 0.36 －0.46 0.59 0.12
冰川物质平衡对气候变化敏感性的显著差异与冰川所处地区的大陆度关系密切.如图5所示，具有年气温振幅较小特点的海洋性气候区，冰川物质平衡对气候变化显示出较高的敏感性，而具有年气温振幅相对较大特点的大陆性气候区，冰川物质平衡敏感性则相对较小，这与已有的研究结论相一致［2，4，8－9］.其中，大陆度解释了30%（置信度p＝94.5%）冰川净物质平衡对气温增加敏感性的变化（图5a），并解释了44%（置信度p＝98.9%）冰川夏季物质平衡对气温增加敏感性的变化（图5c）.就净平衡值及冬季平衡值对降雪增加的敏感性与大陆度而言，虽然二者之间的相关性虽然并不显著，但是同样存在上述的变化趋势（图5b和5d）.
图5 冰川物质平衡对气候变化敏感性与大陆度的相互关系
Fig.5 The relationships between the sensitivity of glacier mass balance to climate change and CI
4 结语
通过对北极Svalbard、斯堪的纳维亚及挪威南部20条冰川进行面积加权计算，认识了上述3个地区冰川物质平衡的变化特征.应用度日模型于其中15条冰川，以研究冰川物质平衡对气候变化的敏感性.结论如下：
（1）北极Svalbard地区冰川物质平衡具有较低的年振幅和较小的年际变化；环北极的斯堪的纳维亚地区和挪威南部地区冰川物质平衡则具有较高的年振幅和较大的年际变化.20世纪80年代末90年代初，3个地区冰川物质平衡均达极大或较大值，之后呈加速向负平衡发展之势.
（2）1960年代末至1980年代中期，北极Svalbard地区冰川物质平衡保持稳定的负平衡波动状态，随后出现向零平衡状态发展的短暂变化趋势.20世纪80年代末90年代初之前，斯堪的纳维亚和挪威南部地区冰川物质平衡过程均呈现正向波动特征，但波动幅度存在差异.
（3）冰川物质平衡对平衡线高度变化（气候变化）的敏感性与其物质平衡状态有关：物质平衡越是趋向正平衡发展的冰川，其敏感值较高，反之亦然.海洋性冰川较大陆性冰川对平衡线高度变化（气候变化）敏感.平均而言，上述3个地区冰川物质平衡在观测期内的亏损量相对于零平衡状态而言，相当于气温上升了0.32℃，升温幅度最显著是Svalbard地区，气温的相对上升值高达0.55℃；而挪威南部温度上升值仅为0.12℃.
（4）冰川净物质平衡对1℃升温的敏感性变化范围为－0.42～－0.99mw.e.·a－1，对10%降雪增量的敏感性介于＋0.01mw.e.·a－1～＋0.57 m w.e.·a－1，平衡1℃升温导致的冰川净物质平衡消融，需要降雪量增加24%；夏季物质平衡对1℃升温的敏感性从变化范围－0.43～－0.87mw.e.·a－1；冬季物质平衡对10%降雪增量的敏感性变化范围为＋0.07～＋0.31mw.e.·a－1；冰川物质平衡对气候变化的敏感性与其所处气候环境背景（大陆度）存在一定的相关性，即越是趋向海洋性的冰川其敏感性越高.
致谢：作者对挪威气象局为本研究提供气象数据表示衷心感谢.
参考文献（References）：
［1］ Arendt A A，Echelmeyer K A，Harrison W D，et al.Rapid wastage of Alaska glaciers and their contribution to rising sea level［J］.Science，2002，297（5580）：382－386.
［2］ Oerlemans J，Fortuin J P F.Sensitivity of glaciers and small ice caps to greenhouse warming［J］.Science，1992，258：115－117.
［3］ Meier M F，Dyurgerov M B，Rick U K，et al.Glaciers dominate eustatic sea－level rise in the 21st Century［J］，Science 2007，317（1064）：1064－1067.
［4］ De Woul M，Hock R.Static mass－balance sensitivity of arctic glaciers and ice caps using a degree day approach［J］.Annals of Glaciology，2005，42：217－224.
［5］ Dowdeswell J A，Hagen J O，Bjornsson H，et al.The mass balance of Circum－Arctic glaciers and recent climate change［J］.Quaternary Research，1997，48：1－14.
［6］ Solomon S，Qin D H，Manning M.Climate Change 2007：The Physical Science Basis.Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change［M］.Cambridge，UK：Cambridge University Press，2007.
［7］ Serreze M C，Francis J A.The Arctic on the fast track of change［J］.Weather，2006，61（3）：65－69.
［8］ Braithwaite R J.Mass－balance characteristics of arctic glaciers［J］.Annals of Glaciology，2005，42：225－229.
［9］ Braithwaite R J，Raper S C B.Glaciological conditions in seven contrasting regions estimated with the degree－day model［J］.Annals of Glaciology，2007，46：297－302.
［10］Oerlemans J，Bassford R P，Chapman W，et al.Estimating the contribution of Arctic glaciers to sea－level change in the next 100years［J］.Annals of Glaciology，2005，42：229－236.
［11］Callaghan T V，Björn L O，Chernov Yu，et al.Arctic tundra and polar desert ecosystems.［M］／／Arctic Climate Impact Assessment.Cambridge：Cambridge University Press，2005：224－346.
［12］Dyurgerov M B，Meier M F.Twentieth century climate change：evidence from small glaciers［J］.National Academy of Sciences Proceedings（PNAS），2000，97（4）：1406－1411.
［13］Dyurgerov M B.Glacier mass balance and regime：data of measurements and analysis［C］／／Meier MF，Armstrong R.Occasional Paper，Vol.55.CO：Institute of Arctic and Alpine Research，University of Colorado，Boulder，2002.
［14］Dyurgerov M B，Meier M F.Glaciers and the Changing Earth System：A 2004Snapshot［R］.Institute of Arctic and Alpine Research，University of Colorado，Boulder，2005.
［15］Braithwaite R J，Zhang Y.Modelling changes in glacier mass balance that may occur as a result of climate changes［J］.Geografiska Annaler，1999，81A（4）：489－496.
［16］Schneeberger C H，Blatter A，Abe－Ouchi，et al.Modelling changes in the mass balance of glaciers of the northern hemisphere for a transient 2CO2scenario［J］.Journal of Hydrology，2003，282：145－163.
［17］Braithwaite R J.Positive degree－day factor for ablation on the Greenland ice sheet studied by energy－balance modelling［J］.Journal of Glaciology，1995，41（137）：153－160.
［18］Zhang Yong，Liu Shiyin，Ding Yongjian.Spatial variation of degree－day factors on the observed glaciers in Western China［J］.Acta Geographical Sica，2006，16（1）：89－98.［张勇，刘时银，丁永建.中国西部冰川度日因子的空间变化特征［J］.地理学报，2006，16（1）：89－98.］
［19］Zhang Yong，Liu Shiyin.Progress of the application of degreeday model to study glaciers and snow cover［J］.Journal of Glaciology and Geocryology，2006，28（1）：101－107.［张勇，刘时银.度日模型在冰川与积雪研究中的应用进展［J］.冰川冻土，2006，28（1）：101－107.］
［20］Braithwaite R J，Zhang Y.Sensitivity of mass balance of five glaciers to temperature changes assessed by tuning a degreeday model［J］.Journal of Glaciology，2000，46（152）：7－14.
［21］Szafraniec J.Influence of positive degree days and sunshine duration on the surface ablation of Hansbreen，Spitsbergen glacier［J］.Polish Polar Research，2002，23（2－3）：227－240.
［22］Hock R.Temperature index melt modeling in mountain areas［J］.Journal of Hydrology，2003，282：104－111.
［23］Dyurgerov M B，Meier M F.Analysis of winter and summer glacier mass balance［J］.Geografiska Annaler，1999，81（A）：541－554.
［24］Fleming K M，Dowdeswell J A，Oerlemans J.Modelling the mass balance of Northwest Spitsbergen glaciers and responses to climate change［J］.Annals of Glaciology，1997，24：203－210.
［25］Ohmura A，Kasser P，Funk M.Climate at the equilibrium line of glacier［J］.Journal of Glaciology，1992，38（130）：397－411.
［26］Ding Yongjian，Liu Shiyin，Zhou Wenjuan，et al.Variations of glacier mass balance and their climatic implication［J］.Advance in Earth Science，1996，11（6）：590－596.［丁永建，刘时银，周文娟，等.北半球冰川物质平衡变化的若干特征及其气候意义［J］.地球科学进展，1996，11（6）：590－596.］
［27］Kuang Yaoqiu，Huang Ningsheng，Hu Zhenyu Y，et al.Change of terrestrial heat flow in Ordos basin since late Mesozoic and its effects on the pattern and evolution of the ecologic environment［J］.Bulletin of Mineralogy，Petrology and Geo－chemistry，2004，23（4）：318－325.［匡耀求，黄宁生，胡振宇，等.鄂尔多斯盆地中生代晚期以来大地热流的变化及其对生态环境格局和演变的影响［J］.矿物岩石地球化学通报，2004，23（4）：318－325.］
［28］Letréguilly A，Reynaud L.Space and time distributions of glacier mass balance in the northern hemisphere［J］.Arctic and Alpine Research，1990，22（1）：43－50.
［29］Holmlund P，Jansson P，Pettersson R.A re－analysis of the 58 year mass－balance record of Storglaci ren，Sweden［J］.Annals of Glaciology，2005，42：389－394.
［30］Schuler T V，Hock R，Jackson M，et al.Distributed mass－balance and climate sensitivity modeling of Engabreen，Norway［J］.Annals of Glaciology，2005，42：395－401.
［31］Stuefer M，Rott H，Skvarca P.Glaciar perito Moreno，Patagonia：climate sensitivities and glacier characteristics preceding the 2003／04and 2005／06damming events［J］.Journal of Glaciology，2007，53（180）：3－16.
［32］Shahdgedanova M，Popovnin V，Aleynikov A，et al.Longterm change，interannual and intra－seasonal variability in climate and glacier mass balance in the central Greater Caucasus，Russia［J］.Annals of Glaciology，2007，46：355－361.
［33］Xu Mingxing，Yan Ming，Kang Jiancheng，et al.Progress in studies on mass balance of glaciers，Svalbard，Arctic［J］.Journal of Glaciology and Geocryology，2007，29（5）：730－737.［徐明星，闫明，康建成，等.北极Svalbard地区冰川物质平衡研究进展［J］.冰川冻土，2007，29（5）：730－737.］
［34］Hagen J O，Liestøl O.Long term glacier mass－balance investigations in Svalbard，1950—1988［J］.Annals of Glaciology，1990，14：102－106.
［35］Jaedicke C，Gauer P.The influence of drifting snow on the location of glaciers on western Spitsbergen，Svalbard［J］.Annals of Glaciology，2005，42：237－242.
Comparative Studies of the Glacier Mass－balances and Their Climatic Implications in Svalbard，Scandinavia and Southern Norway
Abstract：On the basis of the data of glacier mass balances during 1946—2005over Svalbard，Scandinavia and Southern Norway，the characteristics of glacier mass balance are analyzed，and their sensitivities to climate change are calculated using a simple degree－day model.The results are as followings：1）The mass balances of glaciers in Svalbard had low annual amplitude and small interannual variability.By contrast，the mass balances of glaciers in Scandinavia and Southern Norway had large annual amplitude and interannual variability.The mass balances of glaciers in these three regions reached the maximum or comparatively high values in the late 1980sor the early 1990s.After that there was an accelerating negative tendency.2）The mass balances of glaciers in Svalbard kept in a stable negative state between the late 1960sand the middle of 1980s，subsequently，there was a short trend to zero balance.From the late 1980s to the early 1990s，the mass balances of glaciers in Scandinavia and Southern Norway showed the characteristics of positive oscillation，but there existed difference in oscillation amplitude.3）The sensitivity of glacier mass balance to ELA（or climatic）change was associated with mass balance condition：the glacier with more positive mass balance had higher sensitivity value，and vice versa. Maritime glacier was more sensitive to ELA（or climatic）change than continental glacier.In average，the loss of mass during 1946—2005in these three regions was equivalent to the result of an air temperature rise of 0.32in relatively to zero net balance state.The highest temperature increase was found in Svalbard with 0.55℃，however，only a rise of 0.12℃was found in Southern Norway.4）The net balance sensitivity to hypothetical air temperature increase of＋1℃ranges from－0.42to－0.99mw.e.·a－1，and the net balance sensitivity to an assumed increase in precipitation of＋10%varies from＋0.01to＋0.57mw.e.·a－1，thus，24%increase of snow precipitation is needed to compensate the net mass loss induced by air temperature increase of＋1℃.The summer balance sensitivity to hypothetical air temperature increase of＋1℃varies from－0.43to－0.87m w.e.·a－1，and the winter balance sensitivity to an assumed increase in precipitation of＋10%ranges from＋0.07to＋0.31mw.e.·a－1.The sensitivity of glacier mass balance to climatic change is correlated with climatic and environmental backgrounds（continental／maritime）：maritime glaciers have comparatively higher sensitivity than continental glaciers.
Key words：Arctic；glacier mass balance；degree－day model；climate change
中图分类号：P343.6
文献标识码：A
文章编号：1000－0240（2010）04－0641－09
收稿日期：2009－10－31；
修订日期：2010－02－11
基金项目：国家自然科学基金项目（40876098）；国家海洋局极地考察办公室北极黄河站考察项目资助