冰川是气候变化的指示器,代表着气候变化的重要指标。在过去的几十年里,全球大部分山地冰川普遍退缩,并且其物质亏损有加速趋势。中国西部监测时长超过5年的冰川的物质平衡变化趋势与全球物质平衡水平及变化趋势相似。冰川退缩引起的水文变化对社会、生态和经济会产生一定的影响。本研究利用乌鲁木齐河源1号冰川(乌源1号冰川)冰面温度,冰川末端气象观测塔辐射四分量(入射短波辐射通量、反射短波辐射通量、入射长波辐射通量和出射长波辐射通量)数据,及大西沟气象站2013-2015年的日气温、降水、风速及相对湿度等气象资料,首先计算了乌源1号冰川表面能量平衡各分量,并对冰川表面能量收支状况进行了分析,在此基础上分别基于冰川能量平衡模型、BP人工神经网络模型、多元线性回归模型,模拟乌源1号冰川消融期冰川表面消融能量及其融水径流量,基于改进的度日模型计算其融水径流量,并通过对比优选出性能最佳的模型。再利用校正后的1985-2017年ERA-Interim再分析资料,基于优选出的模型重建乌源1号冰川表面近33年的消融能量,进而重建其融水径流量,利用同时段相关水文资料及相关研究结果对其进行验证,并利用重建的冰川融水径流与1985-2017年1号冰川水文断面观测径流量,计算了乌源1号冰川融水径流贡献率。最后,选取2010-2017年共8年作为基准期,结合“巴黎协定”探讨气温升高0.7℃、1℃、1.5℃、降水增加10%、气温升高0.7℃,降水增加10%、气温升高1℃,降水增加10%、气温升高1.5℃,降水增加10%等7种气候变化情景下,冰川融水径流的变化情况,进而分析了乌源1号冰川融水径流对气候变化的敏感性。本研究工作的主要结论归纳为以下几点:(1)乌源1号冰川表面净短波辐射全部为正值,净长波辐射大部分为负值,净辐射正值主要集中在5-9月,消融能量与净辐射变化趋势基本一致。感热通量和潜热通量呈现相互抵消的态势,计算的2013-2015年乌源1号冰川表面感热通量大部分为正值,日均值为13.44W/m~2,而潜热通量全为负值,日均值为-8.63W/m~2。乌源1号冰川表面能量收入项包括净辐射通量和感热通量,分别约占能量总收入的76.4%和23.6%;能量支出项包括消融能量和潜热通量,分别约占能量总支出的83.6%和16.4%,冰川消融主要受净辐射控制。(2)乌源1号冰川消融期融水径流约占年总融水径流量的90%,而非消融期仅占10%。通过对比与综合分析,发现与能量平衡模型相结合的结构为6-8-1的BP人工神经网络模型性能最佳,在考虑了冰川消融物理机制的同时,满足了径流变化的非线性特征。改进的度日模型模拟值异常偏大,多元线性回归模型模拟结果偏小。重建的乌源1号冰川融水径流量高于天山观测试验站年报计算的乌源1号冰川消融区融水径流量,同时低于1号冰川水文断面径流量,三者的变化趋势较为一致,且有着较强的相关性。33年内融水径流多年平均值为175.32×10~4m~3,其中,1985-1996年乌源1号冰川融水径流量整体上呈减少趋势,1996-2006年呈增加趋势,而2006-2017年又呈减少趋势。(3)1985-2017年乌源1号冰川融水径流对1号冰川水文断面径流贡献率呈波动中递减的趋势。冰川融水径流贡献率在46%-85%之间波动,多年平均值为71%。1985-1991年,1992-2007年和2008-2017年平均冰川融水径流贡献率分别为80%、70%和66%,融水径流贡献率减小幅度逐渐增大主要受1号冰川水文断面径流增加影响。(4)乌源1号冰川融水径流对气温变化极为敏感,对降水变化不敏感。当升温1.5℃时,9月对气温的敏感性最大,这与冰川对气温变化本来就有滞后性,以及升温与辐射共同作用于气温较低的9月导致前所未有的升温有关。当气温不变,降水增加10%时,年融水径流量仅增加0.11%;当降水不变,气温增加0.7℃、1℃和1.5℃时,年冰川融水径流将分别增加74.62mm w.e.(7.18%)、115.11mm w.e.(11.08%)和198.99mm w.e.(19.15%);当上述升温情景分别与降水增加10%组合时,径流将分别增加76.31 mm w.e.(7.34%)、118.39 mm w.e.(11.39%)和200.80 mm w.e.(19.32%),升温幅度相同时,降水增加10%时,径流仅增加约0.3%。