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中国是中低纬度山地冰川最为发育的国家。其中分布在在西藏东南部、川西和滇西北地区,包括喜马拉雅山东段、念青唐古拉山中东段和整个横断山系的8000余条季风海洋型冰川的面积约13200km2,占我国现代冰川总面积的22%。这类冰川受温暖湿润的季风气候条件控制,具有积累-消融量大、冰温高、存在底部滑动和对气候变化极其敏感等特点。本文选择玉龙雪山为代表性研究区,本区位于我国青藏高原东南部、横断山最南端,是欧亚大陆距赤道最近的的冰川区,发育有15条典型的海洋型冰川。依托中国科学院玉龙雪山冰川与环境观测研究站,通过对玉龙雪山规模最大的白水1号冰川进行物理、化学特征及其现代过程的研究,以便深入系统地对海洋型冰川的物理化学性质进行研究,填补目前我国对海洋型冰川观测研究的不足。
冰川物理过程是冰川学研究的基本内容。通过对白水1号冰川进行连续雪层剖面、冰川温度和物质平衡过程的观测研究,发现在消融期,积累区和消融区的雪层消融均可分为雪层内部粒雪转化和雪层厚度迅速减簿两个过程,并且消融区雪层在6月末左右消融殆尽。在冰川融水不断下渗影响下,雪层内部不仅冰片数量增多,含水层厚度加大,而且冰片和含水层的位置逐渐下移。在冰雪融水作用的强烈影响下,雪层中新降雪向细粒雪、细粒雪向粗粒雪的转化时间分别为20天和18天,远快于大陆型冰川的20天~1个月和1~5个月。.白水1号冰川消融区冰温观测资料显示,在积累期温度分布为表面最低,随着深度增加,温度逐渐升高并在10m深度附近接近0℃,为单一变化;而消融期冰川表面温度较高,最低值出现在冰面以下5m深度左右的区域,5m以下深度温度则逐渐升高,接近融点温度,为单峰状变化。表明消融期融水作用对冰川温度的影响区域为冰面以下5m左右。20m冰温探孔资料初步显示白水1号冰川消融区活动层深度范围约为0~14m。另外,与1982年消融区表层10m深度范围内的冰温对比结果表明,最低温度(4.3m处)和平均温度分别上升0.41℃和0.24℃,说明在气候变暖的背景下,冰川本体温度也在升高,这将降低冰川冷储,加速冰川消融。2008~2009年度白水1号冰川物质平衡量为-1047mm,表明白水1号冰川目前处于严重亏损的状态,远小于2007~2008年度世界冰川监测服务处(WGMS)全球已有统计的冰川平均物质平衡量-389mm。同时与海洋型冰川及同等规模的大陆型冰川对比,均处于较低的水平。结合海拔4800m处的气象资料,发现在2008年10月至2009年4月间月均温为负时,白水1号冰川以积累为主,2009年5月至9月期间月均温为正时,以消融为主。
通过对白水1号冰川积累区离子浓度变化特征及其相关过程的分析,发现融水作用在消融初期会带走雪层中大部分离子,随着消融进行,雪层中离子浓度总体为降低的过程。雪层中离子浓度峰值总体上与冰片位置对应较好,而不是污化层,表明利用污化层对本区雪层进行年层划分具有很大不确定性。融水作用在本次研究中对雪层剖面中氧同位素浓度的影响不明显,只是在消融初期造成雪层中氧同位素值升高。纵观整个观测过程,6月份以后雨季丰沛降水带来的低值氧同位素沉降到冰川表面,与雪层进行氧同位素交换,引起雪层氧同位素值降低效应更为明显。表明虽然海洋型冰川融水作用强烈,但其夏季风中的氧同位素信息还是能较好的在雪层中保存下来。对各个离子在雪层中浓度变化的计算结果显示,各离子的淋溶序列为:K+>SO42->NO3->Cl->Ca2+>Mg2+>Na+。该序列与之前诸多研究结果存在很大差别,造成这种差别的因为与雪层和外界物质的交换有关。利用相关系数和因子分析,发现白水1号冰川雪冰中Cl-、Na+和K+为海汽来源,Ca2+和Mg2+为局域粉尘源;SO42-、NO3-和NH4+主要受西南季风携带而来的南业污染物影响。但在气溶胶中,SO42-浓度极低,和Ca2+和Mg2+同为局域粉尘源;NO3-则主要来自于区域旅游活动带来的机动车辆尾气污染物排放。表明白水1号冰川区大气降水(降雪)受大尺度环流的影响,而大气气溶胶则主要受区域环流影响。