北极Svalbard地区冰川物质平衡及其与气候变化关系研究

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北极Svalbard地区地处北大西洋暖流的最北端,其境内冰川大部分为亚极地型或多热型小冰川(<5km2),因此该区冰川物质平衡对北大西洋暖流的波动和相应的气候变化十分敏感,对该区冰川物质平衡进行动态监测,将能捕捉到全球气候变化的初始信号。以我国2005/06年度北极黄河站冰川考察获得的Svalbard地区两条冰川(Austre Lovénbreen和Pedersenbreen)的物质平衡值为基础,本文讨论了Svalbard地区冰川物质平衡的最新变化特征。此外,本文还回顾了Svalbard地区冰川物质平衡历史变化特征及其与气象参数的关系,同时与斯堪的纳维亚和挪威南部冰川物质平衡进行对比研究,以期在更大空间尺度上认识Svalbard地区冰川物质平衡变化特征及其与气候变化的关系。研究结果如下:(1)自二十世纪五十年代以来,Svalbard地区冰川物质平衡具有以下特征:①冰川净平衡、冬季积累和夏季消融没有明显长期变化趋势,净平衡一般为负值,导致冰体不断地缩减;②冰川冬季积累年际波动较小,基本保持稳定状态;夏季消融年际波动较大,但没有融化增加的迹象;③面积/海拔高度分布的不同导致了各冰川物质平衡的差异:面积较小(<10km2)、海拔较低(<500m)的冰川持续退缩;而具有更高海拔高度、更大面积的冰川则处于平衡或略微增长状态;④净平衡与冰川平衡线高度(ELA)具有良好的负相关性,平均物质平衡梯度无明显变化,物质平衡对平衡线高度变化(气候变化)的敏感性保持稳定;⑤Svalbard地区冰川物质平衡与该区夏季各月正积温和冬季降水具有密切的相关性。(2)Svalbard地区Austre Lovénbreen和Pedersenbreen冰川2005/06年度物质平衡特征表现为:①净物质平衡分别为-0.83和-0.23m w.e ,年消融量分别为0.98和0.93m w.e.,对应冰川物质平衡线高度分别为482.48和498.49m。②两条冰川运动速度矢量的水平分量表现为:向主流线辐合或平行于主流线。Austre Lovénbreen冰川表面各观测点的运动速度平均值为2.280 m,运动速度最大值和最小值得分别为3.906和0.814m,Pedersenbreen冰川表面观测点运动速度平均值为6.736m,运动速度最大值和最小值分别为8.128和5.490m。Austre Lovénbreen冰川末端2005/06年度处于退缩状态,平均退缩量达21.827m,各观测点中最大、最小退缩量分别为77.297m和2.758m,差异显著。③两条冰川运动速度的垂直分量变化规律为:消融区显示出流作用,该作用随着海拔的升高而减弱,AustreLovénbreen冰川在E观测断面处表现出微弱的入流作用,符合跃动冰川运动的特征模式。(3)北极Svalbard地区、斯堪的纳维亚地区和挪威南部地区这三个区域冰川物质平衡及其对气候变化响应的特征为:①北极Svalbard地区冰川物质平衡均具有较低的年振幅和较小的年际变化特征;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特征,两地的冰川物质平衡过程呈现正向波动特征。②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,该敏感值较高,反之亦然。平均而言,上述三个区域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°C,升温幅度最显著的是Svalbard地区,气温的相对上升值高达0.55°C,而挪威南部温度上升值仅为0.12°C。③冰川净物质平衡对1°C升温的敏感性变化范围为-0.42至-0.99m w.e.·a-1,对10%降雪增量的敏感性介于+0.01至+0.57m w.e.·a-1;夏季物质平衡对1°C升温的敏感性从-0.43变化至-0.87m w.e.·a-1;冬季物质平衡对10%降雪增量的敏感性则从+0.07变化至+0.31m w.e.·a-1;平均而言,平衡1°C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冰川所处气候环境背景(陆性指数)存在一定的相关性,即似乎越是趋向海洋性的冰川其敏感值越高。
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