科其卡爾巴契冰雪日度觀念的空間變化

科其卡爾巴契冰雪日度觀念的空間變化

1冰川變化研究由于四川、四川、四川、四川、四川、四川、，這是一個重要因素，因此，評估和恢復(fù)四川、四川、四川、四川、四川、四川、四川、，這是四川、四川、四川、，這是一個重要因素。四川、四川、，這是一個重要因素。在四川，冷藏相的收支決定了冷藏相的分解，氣溫是衡量能量的最佳指標(biāo)。在一定時期內(nèi)，正積積對冷藏相分解的影響不容忽視。太陽日模型是基于冰面碳吸收和正積積之間的線性關(guān)系[1、3、6、7、8、9、10、11、12和13]。太陽因子是該模型的一個重要參數(shù)。這是河流吸收和正積的密切關(guān)系，是河流表面及其附近冷面層能量轉(zhuǎn)化的簡化描述。Finsterwalder和Schunk(1887)首次在阿爾卑斯山冰川變化研究中引入了度日的概念.Braithwaiteetal.將度日應(yīng)用于格陵蘭冰蓋消融過程的分析,表明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間的差別取決于其所處的氣候條件.Johannessonetal.運(yùn)用度日因子模型對冰島、挪威和格陵蘭3個地區(qū)的不同冰川進(jìn)行消融速率的估算;劉時銀等將度日因子模型應(yīng)用于抗物熱冰川和烏魯木齊河源1號冰川的物質(zhì)平衡研究中,并對烏魯木齊河源1號冰川平衡線高度對氣候變化的敏感性進(jìn)行了估算.Braithwaiteetal.運(yùn)用修正的度日模型評估了瑞士5條冰川物質(zhì)平衡對于氣候變化的敏感性;Singhetal.討論了喜馬拉雅山Dokriani冰川上雪和冰川冰度日因子的年際變化;Kayasthaetal.分析尼泊爾喜馬拉雅山、青藏高原等典型冰川消融度日因子的空間變化特征.此外,Shinetal.應(yīng)用度日因子研究了表磧厚度變化對于夏季冰川消融的影響.目前,西天山南坡的阿克蘇河是向塔里木河輸水量最大的一條源流河,該河也是一條冰川覆蓋率較高的河流,冰川融水對河川徑流的補(bǔ)給作用非常顯著.近50a來,發(fā)源于西天山南坡的阿克蘇河、臺蘭河、木扎提河等河流的徑流量均表現(xiàn)出增加的趨勢,而研究表明,20世紀(jì)80年代中后期本地區(qū)氣候也表現(xiàn)出向暖濕方向轉(zhuǎn)變的趨勢,這是否意味著本地區(qū)的冰川處于加速消融和退縮之中.因此,選擇典型冰川進(jìn)行定位觀測,發(fā)展相關(guān)冰川變化模型,分析冰川近數(shù)十年來的變化規(guī)律及其對河川徑流的影響成為本研究的直接目標(biāo).本文所研究的科其卡爾巴契冰川(圖1)觀測十分有限,1977\_1978年中國科學(xué)院登山考察隊(duì)曾對該冰川進(jìn)行過考察,但沒有開展現(xiàn)代冰川過程的觀測.2003年開始對該冰川進(jìn)行定位觀測,獲得了夏季有關(guān)冰川、氣象、水文等方面的觀測資料.由于度日模型有一定的物理基礎(chǔ),對于觀測資料相對匱乏的冰川區(qū)有較好的應(yīng)用前景.本文從科其卡爾巴契冰川短期觀測資料入手,分析該冰川度日因子的空間變化規(guī)律及其影響因素,為進(jìn)一步開展該冰川物質(zhì)平衡計(jì)算、冰川變化對氣候變化響應(yīng)及其未來趨勢的研究奠定基礎(chǔ).2冰的年降水量2.科其卡爾巴契冰川(冰川編目:5Y674A5;41°48.77′N,80°10.20′E),位于天山托木爾峰山匯南坡,新疆阿克蘇地區(qū)溫宿縣境內(nèi)(圖1).冰川呈S狀流出山谷,上限為科其喀爾峰,海拔6342m,末端海拔3020m,全長26.0km,平均寬度3.3km,總面積83.56km2,消融區(qū)面積為30.6km2,冰儲量15.79km3.冰川在海拔3900m以下區(qū)域分布有大量厚層表磧,表磧厚度介于0～250cm之間,從而把冰川區(qū)分為表磧覆蓋冰川區(qū)和裸露冰川區(qū)(圖1).與科其卡爾巴契冰川臨近的瓊臺蘭冰川曾于1977\_1978年進(jìn)行過冰川、氣象、水文觀測和研究.根據(jù)該項(xiàng)研究成果,本區(qū)處于副熱帶急流控制范圍之內(nèi),影響本區(qū)的氣流有:西風(fēng)急流、西北和北方氣流、蒙古-西伯利亞高壓、西南氣流以及塔里木盆地的局地環(huán)流.2003年7月1日至9月12日的考察期間,冰川末端日平均氣溫均在0℃以上,日內(nèi)氣溫變化幅度很小;同一時期冰川末端降水總量為196.2mm,日最大降水量為29.3mm,微降水(觀測降水量不足0.1mm)經(jīng)常發(fā)生;冰川消融區(qū)局地環(huán)流發(fā)育.3冰面溫度觀測從海拔3100m到海拔4300m的冰川消融區(qū),利用蒸汽鉆打孔插花桿,布設(shè)了冰面消融觀測網(wǎng),共18根花桿(圖1).從2003年7月1日至今,每隔20～25d對花桿進(jìn)行觀測,取得了冰面純消融的資料.根據(jù)各花桿觀測點(diǎn)的消融厚度計(jì)算出冰川上各花桿觀測點(diǎn)的消融水當(dāng)量,冰的密度取0.91g·cm-3.需要說明的是,在開展冰面花桿觀測時不是嚴(yán)格按自然月進(jìn)行的;在觀測期間,表磧覆蓋區(qū)各觀測花桿觀測點(diǎn)處沒有積雪覆蓋,并且裸露冰川區(qū)也幾乎沒有積雪覆蓋.4日因素及其影響因素4.1冰流速及正容積度日因子一般根據(jù)其定義來進(jìn)行計(jì)算的,即度日因子是一定時期內(nèi)的冰川消融量與同一時期內(nèi)正積溫的比值[6,7,8,9,10,11,12,13,19,20,21],公式如下:式中:A為一定時期內(nèi)的冰川消融量;k為度日因子;PDD為一定時期內(nèi)的正積溫.4.2日氣溫、能量分析科其卡爾巴契冰川度日因子隨海拔升高而遞增(圖3),這與唐古拉山區(qū)的小冬克瑪?shù)妆?、祁連山“七一”冰川以及喜馬拉雅山區(qū)的Yala冰川和AX010冰川的度日因子變化趨勢一致;但與天山中段的烏魯木齊河源1號冰川及瑞士Unteraargletscher和Lauteraargletscher冰川變化趨勢不同.這一趨勢表明:在海拔較高的冰川區(qū),太陽輻射較強(qiáng)烈,而冰川消融的主要能量來源是太陽輻射,從而導(dǎo)致冰川消融增大.海拔較高的冰川區(qū)日平均氣溫較低,從而導(dǎo)致正積溫的量值較小,因此,這一區(qū)域的度日因子值較大.科其卡爾巴契冰川度日因子與青藏高原及喜馬拉雅山區(qū)冰川的度日因子相比偏小(表1),且變化幅度較大.從表1可以看出,度日因子具明顯的區(qū)域差異,這主要?dú)w因于不同冰川在空間上的氣候特征差異,尤其是不同冰川的能量收支差異.4.3高溫條件下的雙質(zhì)冰面冰面度日因子反映了冰川消融對正積溫變化的依賴程度,由于冰川海拔、氣溫、冰面狀況、反照率、人為測量誤差以及遮擋、坡度等地形因素的影響,其存在著差異.另外,不同冰川朝向上的度日因子也有所不同;也就是說,度日因子反映了冰川海拔、冰面條件以及反照率等影響因素下各觀測點(diǎn)的能量收支狀況.氣溫是衡量冰川表面能量狀況的理想指標(biāo),而冰面能量平衡狀況決定了冰面消融狀況.研究度日因子隨氣溫的變化,有助于評價不同氣候條件下及不同氣候模式下度日因子的精度.科其卡爾巴契冰川的度日因子隨氣溫升高呈遞減的趨勢(圖4(a)),也就是說僅在低溫條件下才可能出現(xiàn)較大的度日因子,而在高溫條件下很少出現(xiàn).在青藏高原的小冬克瑪?shù)妆?、祁連山的“七一”冰川以及喜馬拉雅山區(qū)的Yala冰川和AX010冰川也出現(xiàn)了類似的規(guī)律.此外,反照率的變化、人為測量誤差以及遮擋、坡度等地形因素對度日因子的影響也是不容忽視的,但是由于缺乏相關(guān)的野外觀測數(shù)據(jù),這里不能作進(jìn)一步的探討.5日進(jìn)程對冰面時期日變化的影響20世紀(jì)80年代中后期,中國西北地區(qū)氣候向暖濕轉(zhuǎn)變,在這樣的氣候背景下,科其卡爾巴契冰川消融、物質(zhì)平衡及其對氣候變化敏感性的響應(yīng)過程鮮有研究涉及.由于大部分冰川區(qū)觀測資料缺乏,運(yùn)用能量平衡模式來研究冰川的物質(zhì)平衡比較困難.而度日因子模型所需數(shù)據(jù)要素較少,氣溫是其需要的主要數(shù)據(jù),相比之下,氣溫資料比較容易獲取;尤為重要的是在研究冰川消融、冰川物質(zhì)平衡及其對氣候變化的響應(yīng)中,度日因子模型可以給出類似于依賴能量平衡的物質(zhì)平衡模式所給出結(jié)果,因此分析科其卡爾巴契冰川度日因子的空間變化規(guī)律及其影響因素,可為估算冰川物質(zhì)平衡、冰川變化對氣候變化敏感性響應(yīng)及其冰川融水徑流對塔里木河水資源影響奠定基礎(chǔ).此外,在科其卡爾巴契冰川考察期間,由于條件所限,在布設(shè)了冰面消融觀測網(wǎng)時,同一高度布