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1959年来中国天山冰川资源时空变化

本站小编 Free考研考试/2021-12-29

邢武成1,, 李忠勤1,2,, 张慧2, 张明军1, 梁鹏斌1, 牟建新1
1. 西北师范大学地理与环境科学学院,兰州 730070
2. 中国科学院西北生态环境资源研究院 冰冻圈国家重点实验室,兰州 730000

Spatial-temporal variation of glacier resources in ChineseTianshan Mountains since 1959

XINGWucheng1,, LIZhongqin1,2,, ZHANGHui2, ZHANGMingjun1, LIANGPengbin1, MUJianxin1
1. College of Geography and Environmental Science, Northwest Normal University, Lanzhou 730070, China
2. State Key Laboratory of Cryosphere Sciences, Northwest Institute of Eco-Environment and Resources, CAS, Lanzhou 730000, China
通讯作者:李忠勤(1962-), 男, 研究员, 主要从事冰川与环境方面的研究。E-mail: lizq@lzb.ac.cn
收稿日期:2017-04-16
修回日期:2017-07-20
网络出版日期:2017-09-30
版权声明:2017《地理学报》编辑部本文是开放获取期刊文献,在以下情况下可以自由使用:学术研究、学术交流、科研教学等,但不允许用于商业目的.
基金资助:国家自然科学基金项目(41471058)国家自然科学基金重大研究计划(91425303) National Natural Science Foundation of China, No.41471058National Natural Science Foundation Research Program, No.91425303
作者简介:
-->作者简介:邢武成(1984-), 男, 甘肃张掖人, 硕士, 研究方向为冰川变化与地理信息技术。E-mail: gsauxing@126.com



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摘要
基于两期冰川编目数据与气象数据,对天山1959年来冰川资源的时空变化特征进行研究。研究发现:① 天山地区现有冰川7934条,面积7179.77 km2,冰储量756.48 km3。冰川数量以面积< 1 km2的冰川居多,面积以1~10 km2和≥ 20 km2的冰川为主,冰川集中分布在海拔3800~4800 m之间。② 在四级流域中,阿克苏河流域冰川面积最大为1721.75 km2,面积最小的是伊吾河流域,为56.03 km2。在各市(州)中,阿克苏地区冰川资源量最多,其面积和储量分别占天山总量的43.28%和68.85%;冰川资源量最少的市(州)是吐鲁番地区,面积和储量仅占天山总量的0.23%和0.07%。③ 1959年来,天山地区冰川面积减少了1619.82 km2(-18.41%),储量亏损了104.78 km3(-12.16%),其中数量以< 1 km2的冰川减少最多,面积减少以< 5 km2的冰川最为严重。④ 冰川变化呈现明显的区域差异,变化速度最快的是天山东段博格达北坡流域,变化最慢的是中部的渭干河流域。初步分析认为夏季气温显著上升带来的消融大于年内降水带来的积累是天山冰川退缩的主要原因。

关键词:天山冰川;冰川变化;冰川编目;气候变化;中国
Abstract
Based on the glacier inventories and meteorological data, spatial-temporal variations of glaciers in Chinese Tianshan Mountains were analyzed systematically. The results show that: (1) 7934 glaciers with an area of 7179.77 km2 and volume of 756.48 km3 were identified in the study area. The number of glaciers below 1 km2 accounts for the majority part of glaciers in the Chinese Tianshan Mountains. In contrast, glaciers between 1 to 10 km2 and larger than 20 km2 have the largest proportions of the total glacier surface area. The glaciers in the study area are mainly distributed at elevations of 3800-4800 m. (2) In 10 watersheds, the Akesu River Basin contains the most of the glaciers with a surface area of 1721.75 km2, but the Yiwu River Basin has the least glaciers whose surface area is 56.03 km2. There is an obvious difference of glaciers in different regions. In the Akesu region, glacier resource is the most abundant, which accounts for 43.28% and 68.85% in total surface area and volume. In the Turpan region, glacier resource is the least, which accounts for only 0.23% and 0.07% of the total surface area and volume in this region. (3) In the past half century, the loss in glacier area and ice volume were 1619.85 km2 (-18.64%) and 104 km3 (21.63%), respectively. Glaciers smaller than 1.0 km2 constituted the main body of the decreased glacier number. Glaciers below 5 km2 experienced a significant recession. (4) The relative rates of area change for these glaciers were different for different drainage basins. The fastest change of glacier area occurred on the northern slope of the Bogda Basin and the lowest appeared in the Weigan River Basin. The main reason for glacier retreat in this region was that glacier melting caused by rising summer temperatures is greater than glacier mass supply by increased precipitation during the study period.

Keywords:glaciers in Tianshan Mountains;glacier variation;glacier inventory;climate change;China

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邢武成, 李忠勤, 张慧, 张明军, 梁鹏斌, 牟建新. 1959年来中国天山冰川资源时空变化[J]. , 2017, 72(9): 1594-1605 https://doi.org/10.11821/dlxb201709005
XING Wucheng, LI Zhongqin, ZHANG Hui, ZHANG Mingjun, LIANG Pengbin, MU Jianxin. Spatial-temporal variation of glacier resources in ChineseTianshan Mountains since 1959[J]. 地理学报, 2017, 72(9): 1594-1605 https://doi.org/10.11821/dlxb201709005

1 引言

山岳冰川不仅是冰冻圈的重要组成部分,是陆地表面重要的淡水资源,也是诸多大江大河的源头,被誉为“固体水库”[1]。第二次冰川编目数据显示[2],中国现发育有冰川48571条,总面积约5.18×104 km2,占世界冰川(除南极和格陵兰冰盖外)面积的7.1%。冰川及冰川融水对水资源总量有重要贡献,具有调节多年径流的作用,对中国西部自然生态环境演变、灌溉农业和社会经济文明发展有着举足轻重的地位[3-5]。因此在气候变化背景下,研究冰川融水的年际与年内波动对西北干旱区水资源变化格局、农业可持续发展和生态系统稳定,以及水资源管理与灾害防治等具有重要意义。
天山地处中亚内陆干旱区,是中国现代冰川面积分布最广的地区之一,冰川和冰川融水为新疆社会稳定、经济发展、自然资源开发以及绿洲农业发展提供了可靠的水资源保障[6]。随着全球气候变暖的加剧,特别是20世纪80年代以来,中国西北干旱区大部分冰川普遍处于物质亏损状态,呈现退缩减薄的趋势[7-13]。Farinotti等利用重力卫星、激光测高数据以及冰川模型,对整个天山山脉的冰川物质亏损进行了评估,结果表明1961-2012年冰川面积和物质亏损比例分别为18±6%和27±15%[14]。王圣杰等[15]运用面积权重法对冰川面积变化进行了估算,结果表明近50年来天山冰川面积缩小了11.5%。近年来众多****利用地形图和遥感数据对天山[16]、博格达地区[17]、玛纳斯河流域和开都河流域[18],伊犁河流域[19]等冰川开展了大量的研究,发现研究区内冰川均呈现退缩趋势,且退缩率均在11%以上。此外也有大量野外实测资料表明,乌鲁木齐河源1号[20]、奎屯哈希勒根51号[21]、哈密庙儿沟冰帽[22]、四工河四号[23]、托木尔青冰滩72号[24]等典型参照冰川也均呈现退缩减薄趋势。
由于数据源、计算方法以及研究时段的不统一,尚缺乏对中国天山冰川时空变化特征及其分布规律的认识,因此,本文基于两期冰川编目数据、气象数据和数字高程模型,系统分析了气候变化背景下天山冰川的时空变化特征及分布规律,以期为新疆地区的水资源合理开发和利用提供理论支撑决策。

2 研究区概况

中国天山,西起中国与吉尔吉斯斯坦和哈萨克斯坦边界,东至哈密以东的星星峡戈壁,东西绵延1700 km,山体总面积约5.7×105 km2,占新疆总面积的34.5%以上[25]。天山由一系列平行的山脉组成,被划分为北天山、中天山、南天山三部分。山脉海拔多处于4000~6000 m之间,其中以托木尔峰最高(海拔7435 m),山脉走向多为东西走向。天山地区的降水主要受西风气流和北冰洋气团的影响,降水的空间差异显著。降水量最高的区域为伊犁河流域,年降水量可达到1200 mm左右;年降水量最少的区域天山南脉和那拉提山东南坡地区,年降水量小于500 mm[26]。夏季平均气温为21.2 °C,且南坡高于北坡[26]。据中国第二次冰川编目,天山山区共发育冰川7934条,面积为7179.77 km2,数量和面积分别占中国冰川总面积的16.33%和13.87%。在西部14个山系(高原)中天山山系的冰川数量仅次于昆仑山,但其面积小于昆仑山和念青唐古拉山位于第3[2]。在中国冰川编目中,天山山区冰川分属于东亚内流区(5Y)的塔里木内流水系(5Y6)、准噶尔内流水系(5Y7)和吐鲁番—哈密内流水系(5Y8),中亚内陆流域的伊犁河水系(5X0)[27-30]。天山冰川属于亚大陆性冰川或大陆性冰川[31],形态类型多样,且山谷冰川较多。

3 数据与方法

3.1 数据来源

本文所选用的冰川数据来源于中国第一次与第二次冰川编目。中国第一次冰川编目共使用了地形图1164幅,空间上涵盖中国所有冰川分布区。其中1:5万地形图共计568幅,1:10万地形图共计594幅,1:2.5万地形图为2幅。航空影像成像时间在1959年、1961年、1962-1964年、1968-1971年和1980年。第二次冰川编目时位于汗腾格里河的南依诺勒切克冰川未纳入中国范围内,所以本文计算时没有考虑该冰川。中国第二次冰川编目使用的数据主要为遥感影像、地形图、数字高程模型(地形图DEM、ASTER GDEM和SRTM V4.1)数据及《中国冰川目录》12卷22册图书等文献资料。其中覆盖2004-2011年西部冰川区的Landsat TM/ETM+遥感影像142景,ASTER遥感影像563景。其中Landsat TM/ETM+影像的时间段在2006年、2007年和2010年。数字高程模型数据源来自国际农业研究磋商组织(CGIAR,http://srtm.csi.cgiar.org),冰川编目数据来自国家地球系统科学数据平台寒区旱区科学数据中心(http://westdc.westgis.ac.cn/)。
由于冰川多位于高海拔区,对天山山区气温和降水的研究多基于气象台站资料[15],未考虑气温和降水随海拔的变化。为了进一步分析天山山区气温和降水对冰川变化的影响,本文选用的气象数据为1961-2010年月尺度的气温与降水格点数据,空间分辨率为0.5°×0.5°,由中国气象局国家气象信息中心(http://data.cma.cn/)提供。

3.2 方法

冰川面积的变化是通过两期冰川面积的差值反映,常用的指标有冰川面积变化速率和冰川相对变化速率,公式如下[12]
AC=As-AfΔT(1)
AAC=AsAf1ΔT-1×100%(2)
式中: AC为冰川面积变化速率(km2/a); AAC为冰川面积相对变化速率(%/a); As为第二次冰川编目的冰川面积(km2); Af第一次冰川编目的冰川面积(km2); ΔT为两次冰川编目时所用数据源的采集时间间隔,单位为年。
为了便于与两次冰川编目结果的对比,冰川储量计算均采用天山冰川的平均厚度和相应冰川的面积关系式计算[31-32]
H?=-11.32+53.21F0.3(3)
H?=34.4F0.45(4)
V=H?×F1000(5)
式中: F为冰川面积(km2); H?为冰川的平均厚度(m); V为冰川储量(km3)。式(3)计算冰斗冰川、冰斗山谷冰川和山谷冰川,式(4)计算悬冰川。
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图1中国天山冰川分布
-->Fig. 1The distribution of glaciers in Chinese Tianshan Mountains
-->

4 结果

4.1 天山冰川现状

4.1.1 天山冰川总体分布特征 第二次冰川编目显示,天山山脉共发育冰川7934条,面积约为7179.77 km2,冰储量约为756.48 km3,冰川平均面积0.92 km2。从冰川面积和数量分布(图2)来看,此阶段天山冰川数量以面积< 1 km2的冰川居多,冰川面积以1~10 km2和≥ 20 km2为主。其中面积< 1.0 km2的冰川共6805条,占天山冰川总数量的85.77%,随着面积等级的上升,冰川数量迅速减少。面积≥ 20 km2的冰川仅有32条,在面积总量中所占比重最大,达2213.24 km2,约占冰川总面积的30.82%;其次是2~5 km2的冰川,面积为1044.19 km2;面积< 0.1 km2的冰川数量多达2402条,面积为123.28 km2,但其在冰川总面积中的比例仅为1.71%。天山地区冰川面积大于100 km2的冰川现有6条分别分布在阿克苏河流域(3条)和渭干河流域(3条),其中阿克苏河流域的托木尔冰川(5Y673P)面积最大,面积为358.25 km2,冰川体积为102.02 km3,末端海拔为2871 m。
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图22006-2010年中国天山不同面积等级冰川数量与面积
-->Fig. 2Number and area of glaciers in different sizes in Chinese Tianshan Mountains during 2006-2010
-->

4.1.2 天山冰川海拔梯度特征 山脉或山峰的绝对高度及其在平衡线高度以上的相对高差是决定山地冰川数量多少和规模大小的主要地形要素[33]。山地海拔高度越高,冰川形成的积累空间就越大,同时也为冰川发育提供了更多的冷储和拦截更多的大气降水。基于SRTM数据对天山冰川面积随海拔特征进行统计,发现冰川面积的高程变化特征近似呈正态分布(图3),峰值出现在海拔4200 m附近。其中在海拔3800~4800 m分布的冰川面积约占冰川总面积的82.3%,为冰川集中发育区。天山冰川末端海拔的最小值为2640 m,位于伊犁河流域;最大值出现在阿克苏河流域的托木尔冰川,最高为7390 m。
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图3中国天山冰川面积随海拔分布
-->Fig. 3Hypsography of glacier area in Chinese Tianshan Mountains
-->

4.1.3 天山各流域冰川分布 根据国际冰川编目规范[31],天山冰川被划归于伊犁河水系(5X0)、塔里木内流水系(5Y6)、准噶尔内流水系(5Y7)和吐鲁番—哈密内流水系(5Y8)4个三级流域。从冰川数量来看,吐鲁番—哈密内流水系的冰川数量最少(表1),准噶尔内流水系的冰川数量最多,其次是塔里木内流水系、伊犁河水系。从冰川面积分布来看,塔里木内流水系的冰川面积总量最大,其次是准噶尔内流水系、伊犁河水系,最小的仍为吐鲁番—哈密内流水系。
Tab. 1
表1
表1第二次冰川编目中国天山各水系冰川资源
Tab. 1Glacier resources statistics by watershed in Chinese Tianshan Mountains
三级流域四级流域冰川数量冰川面积冰川储量
(条)(%)(km2)(%)(km3)(%)
伊犁河(5X0)伊犁河(5X04)212126.731554.1821.65113.7315.03
塔里木内流水系(5Y6)阿克苏河(5Y67)7739.741721.7523.98271.9235.95
渭干河(5Y68)87811.071656.9723.08240.6731.81
开都河(5Y69)6948.75332.054.6216.012.12
合计234529.563710.7751.68528.669.88
准格尔内流水系(5Y7)伊吾河(5Y71)971.2256.030.782.770.37
博格达北坡(5Y72)1682.1258.060.812.620.35
玛纳斯河(5Y73)1825231024.0514.2667.178.88
艾比湖(5Y74)100012.6598.528.3432.964.36
合计309038.951736.6624.19105.5213.95
吐鲁番哈密内流水系(5Y8)白杨河(5Y81)2703.4110.471.545.050.67
庙儿沟(5Y82)1081.3667.690.943.580.47
合计3784.76178.162.488.631.14


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图4中国天山不同规模冰川退缩的数量和面积
-->Fig. 4Shrinkage of glacier number and area with various size classes in Chinese Tianshan Mountains
-->

在四级流域中,伊犁河流域冰川数量最多,阿克苏河流域冰川面积最大,其分别占天山冰川相应总量的26.73%和23.98%。阿克苏河流域冰川数量虽少于其他流域,但由于单条冰川的平均面积高达2.36 km2,使得冰川面积位居第一。冰川资源最少的流域是伊吾河流域,面积仅为56.03 km2,也是天山山区单条冰川平均面积最小的四级流域。
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图51959-2010年中国天山各流域冰川面积变化
-->Fig. 5Area variations of glaciers for different watersheds in Chinese Tianshan Mountains during 1959-2010
-->

4.1.4 天山地区各州(市)冰川资源分布 在行政区划上,中国天山冰川隶属于新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市、伊犁哈萨克自治州、克孜勒苏柯尔克孜自治州、博尔塔拉蒙古自治州、吐鲁番地区、哈密地区、塔城地区、巴音郭楞蒙古自治州、昌吉回族自治州和阿克苏地区10个自治州和市。各州(市)冰川资源分布如表2所示。
Tab. 2
表2
表2各州市(天山山区)冰川资源统计
Tab. 2Glacier resources statistics by city in Chinese Tianshan Mountains
市(自治州)冰川数量冰川面积冰川储量
(条)(%)(km2)(%)(km3)(%)
伊犁哈萨克自治州185623.391414.4519.7106.6214.09
克孜勒苏柯尔克孜自治州3924.94358.564.9928.473.76
博尔塔拉蒙古自治州3914.93199.382.789.571.27
吐鲁番地区640.8116.40.230.520.07
哈密地区2052.58123.721.726.350.84
塔城地区115414.54830.0911.5657.177.56
巴音郭楞蒙古自治州161620.37868.9812.147.826.32
昌吉回族自治州7629.6266.693.7111.951.58
阿克苏地区118414.922988.641.63483.0263.85
合计79347179.77756.48


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新疆维吾尔自治区在天山的冰川集中分布在阿克苏地区和伊犁哈萨克自治州,阿克苏地区冰川面积和冰川储量分别占整个天山冰川总量的41.63%和63.85%。伊犁哈萨克自治州冰川数量多于阿克苏地区,但是阿克苏地区的平均冰川面积相对较大,冰川面积与冰储量约为伊犁哈萨克自治州的2.3倍与5倍。吐鲁番地区冰川数量仅有64条,其面积和储量分别为16.4 km2和0.52 km3,仅占整个天山冰川的0.23%和0.07%,是天山地区冰川分布最少的市级行政单元。
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图61961-2010年中国天山地区夏季气温和年降水变化
-->Fig. 6Variations of summer temperature and annual precipitation in Chinese Tianshan Mountains during 1961-2010 (a. average annual precipitation; b. average summer temperature; c. annual average precipitation increase; d. average summer temperature increase)
-->

4.2 1959年来天山冰川时空变化

4.2.1 天山冰川面积和条数的变化 第二次冰川编目结果显示,2006-2010年间,天山共有冰川7934条,占中国冰川总数量的16.33%;冰川面积7179.77 km2,占中国冰川总面积的13.87%[2]。两次冰川编目统计与分析的结果表明,自20世纪60年代以来,天山冰川总体上呈萎缩趋势,面积缩减率达18.41%,接近于全国18%的平均水平[2],冰川数量变化率较小,为10.84%。
由于研究区冰川数量众多,为便于进一步分析,按照冰川面积大小划分为(表3): < 0.5 km2、0.5~1 km2、1~2 km2、2~5 km2、5~10 km2、10~15 km2、15~20 km2和> 20 km2 8个等级。结果表明(图4):面积< 0.5 km2的冰川面积和条数的退缩率分别为-3.8%、-20.94%;0.5~1.0 km2分别为-27.39%、-25.97%;1~2 km2分别为-26.97%、-26.72%;2~5 km2分别为-25.11%、-23.82%;5~10 km2分别为-13.25%、-13.23%;10~15 km2分别为-36.36%、-32.35%;15~20 km2分别为-5.56%、-9.61%;> 20 km2分别为-21.95%、 -8.54%。数量以面积< 1 km2的冰川减少最多,面积以1~5 km2的冰川退缩最快。
Tab. 3
表3
表3中国天山冰川面积结构统计表
Tab. 3Statistics of glacier area in Chinese Tianshan Mountains
面积等级(km2)第一次冰川编目第二次冰川编目
数量百分比面积百分比数量百分比面积百分比
(条)(%)(km2)(%)(条)(%)(km2)(%)
< 0.5607968.311177.6113.38584873.71930.9912.97
0.5~1131814.81929.9210.5795712.06688.459.59
1~28019.001116.9712.695857.37818.5711.40
2~54585.151381.1515.703434.321052.1914.65
5~101511.701063.7412.091311.65922.8912.85
10~15330.37389.274.42210.26263.333.67
15~20180.20320.943.65170.21290.114.04
> 20410.462419.9927.50320.402213.2430.83


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4.2.2 天山各流域冰川变化 1959-2010年天山各流域冰川面积均呈现缩减态势,但变化幅度存在区域差异。变化速率方面(图5),伊犁河流域(5X04)冰川面积减少最多,变化速率为-10.59 km2·a-1;其次是阿克苏河流域(5Y67)和玛纳斯河流域(5Y73)冰川面积退缩速率分别为-7.59 km2·a-1和-5.39 km2·a-1。伊吾河流域(5Y71)和博格达北坡河流域(5Y72)冰川面积相近,分别为56.01 km2和58.02 km2,但是二者变化速率差异显著,分别为-0.3 km2·a-1和-0.7 km2·a-1。冰川面积减少最少的流域为伊吾河流域(5Y71),变化速率为-0.3 km2·a-1
各流域冰川面积变化相对速率方面,位于准格尔内流水系的博格达北坡河流域(5Y72)冰川面积变化最快,为-0.94%/a;其次是吐鲁番—哈密内流水系的白杨河流域(5Y81)和塔里木内流水系的开都河流域(5Y69),变化率为-0.84%/a和-0.8%/a;伊犁河流域(5X04)冰川面积缩减量最多,但相对变化速率却较小,为-0.59%/a;庙儿沟流域(5Y82)和伊吾河流域(5Y71)冰川面积变化速率分别为-0.76%/a和-0.49%/a;阿克苏河流域(5Y67)和玛纳斯河流域(5Y73)速率较为接近,介于-0.41~-0.47%/a。冰川面积变化最慢的是塔里木水系的渭干河流域(5Y68),其面积变化率为-0.2%/a。
研究时段内,天山冰川储量由861.26 km3减至756.48 km3,储量亏损了104.78 km3,亏损率为12.16%(表4)。其中伊犁河流域储量亏损最多,亏损量达28.45 km3,约占天山冰川总亏损量的20.01%。其余各流域储量亏损均低于伊犁河流域,亏损量最小的是伊吾河流域,仅为0.49 km3。博格达北坡河流域冰川储量亏损率最大,为37.62%。其次是白杨河流域、开都河和艾比湖流域,介于30.68%~34.59%。储量亏损率最小的是阿克苏河流域,为5.49%。
Tab. 4
表4
表4天山各流域冰川的亏损量和亏损率
Tab. 4Volume loss of glaciers by watershed in Tianshan Mountains
四级流域第一次冰川编目第二次冰川编目亏损量
(km3)
亏损率
(%)
(km3)(km3)
伊犁河流域(5X04)142.18113.7328.4520.01
阿克苏河流域(5Y67)287.71271.9215.795.49
渭干河流域(5Y68)258.27240.6717.66.81
开都河流域(5Y69)23.2516.017.2131.05
伊吾河流域(5Y71)3.262.770.4915.03
博格达北坡(5Y72)4.202.621.5837.62
玛纳斯河流域(5Y73)82.2167.1713.2518.41
艾比湖流域(5Y74)47.5532.9614.5930.68
白杨河流域(5Y81)7.725.052.6734.59
庙儿沟流域(5Y82)4.913.581.3327.09


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5 讨论

研究时段内天山冰川整体呈现退缩趋势,退缩幅度存在空间差异。从冰川面积相对退缩速率来看,区域差异性显著。其中博格达北坡河和白杨河流域冰川退缩速率最为显著,开都河流域和庙儿沟流域冰川退缩次之,伊犁河和艾比湖流域退缩速率较为接近,玛纳斯河、伊吾河和阿克苏河流域退缩速率较小,渭干河流域退缩速率最小。
气温决定冰川消融,固态降水决定冰川积累,二者共同作用决定了冰川的形成、发育与演化[31]。研究表明,时间尺度愈长或空间范围愈大,冰川进退受气温的影响愈显著;降水量通常只对短时间尺度(如10年以下)和较小空间尺度的冰川进退有明显影响[34]。天山地区冰川为大陆性冰川,积累和消融主要发生在夏季,属于夏季积累型冰川[35]。从1961-2010年天山地区夏季气温与年降水(图6)来看,天山地区夏季气温和年降水均呈现增加趋势,各流域增加幅度区域差异显著。其中庙儿沟流域、伊吾河流域、博格达北坡河流域和白杨河流域,夏季平均气温和夏季平均气温增幅均大于阿克苏河流域、玛纳斯河流域、伊犁河流域与渭干河流域。而降水受地形和水汽来源的影响,伊犁河流域、阿克苏河流域、玛纳斯河流域的年均降水和年均降水增幅均大于庙儿沟流域、伊吾河流域、博格达北坡流域和白杨河流域且年均降水呈现由东向西递减的态势。由此可知,天山博格达北坡流域和白杨河流域冰川快速退缩是由于气温快速上升导致的冰川加速消融。而阿克苏河流域和玛纳斯河流域虽然气温也在升高,但是降水的增加在一定程度上弥补了气温上升造成的冰川物质亏损,从而使该流域冰川退缩速率低于博格达北坡流域和白杨河流域。研究区气温普遍上升,导致冰川区雪线普遍上升,特别是2000年以后冰川区气温上升,导致整体雪线上升,从而使得冰川退缩加剧[36]
根据冰川进退与气温和降水的关系,康尔泗对高亚洲地区12条冰川平衡线(ELA)和夏季气温关系进行分析。结果表明,夏季平均气温升高1 °C,冰川平衡线升高可达100~160 m的高差,如保持平衡线不变,需要固态降水增加幅度在40%以上,甚至需要增加约1倍[37]。从天山气温和降水的增加幅度来看,气温增加1 °C的区域较多,而降水均未达到相应的增幅。刘时银等以乌鲁木齐河源一号冰川为例,研究发现当气温升高1 °C时,对应的降水量则需要增加47%[38]。若不考虑冰川响应的滞后性,初步认为夏季气温的显著上升带来的消融大于年内降水带来的积累是天山冰川退缩的主要原因。由于天山是一个复杂的山地自然综合体,冰川区气候复杂多变,冰川变化与气候变化之间的响应机制复杂,且冰川变化受多方面因素的影响,据已有资料或仅从气温和降水方面难以阐释各流域冰川变化的空间差异,仍有待下一步的深入研究。

6 结论

基于冰川编目数据与气象资料,本文对1959年来天山冰川资源时空变化特征进行了分析,主要结论如下:
(1)天山现存冰川7934条,冰川面积7179.77 km2,冰储量约为756.48 km3。数量上天山冰川以面积< 1 km2的居多;面积上以1~10 km2和大于20 km2的冰川为主。冰川面积的高程变化特征近似呈正态分布,海拔3800~4800 m为冰川的集中发育区,峰值出现在4200 m左右。各流域冰川面积分布不均,塔里木河流域冰川分布最多,吐鲁番—哈密流域最少;各市州冰川分布方面,阿克苏地区冰川面积最大,吐鲁番地区最小。
(2)50年间天山冰川数量减少了965条,数量减少明显;面积共退缩了1619.82 km2,面积退缩率为18.41%。冰川储量亏损了104.78 km3,亏损率为12.16%。
(3)天山各流域冰川退缩存在明显的区域差异性。天山中部的伊犁河流域冰川面积减少最多,天山东段的伊吾河流域面积减少最少,其余各流域介于二者之间。博格达北坡河流域退缩速度最快,为0.94%/a,退缩最慢的是渭干河流域变化速度为0.2%/a,其余各流域退缩速度介于二者之间。气象资料分析表明,50年间天山山区整体上夏季气温增加显著,降水量上升明显。若不考虑冰川响应的滞后性,初步认为夏季气温的显著上升带来的消融大于年内降水带来的积累是天山冰川退缩的主要原因。冰川区气候复杂多变,仅从已有资料难以阐释各流域冰川变化空间分布的差异性,亟待开展进一步工作。
致谢:感谢国家地球系统科学数据平台寒区旱区科学数据中心及中国气象科学数据共享服务网提供数据支持。
The authors have declared that no competing interests exist.

参考文献 原文顺序
文献年度倒序
文中引用次数倒序
被引期刊影响因子

[1]Shi Yafeng, Liu Shiyin.Pre-estimation for the response of China glaciers to global warming in the 21st century
. Chinese Science Bulletin, 2000, 45(4): 434-438.
Magsci [本文引用: 1]摘要
<p>在对巴丹吉林沙漠不同地区进行了考察的基础上, 通过对数个高大沙山的地貌学沉积学和年代学研究, 对该地区近3 万年来景观发育雨量演变的过程和机制找到了新的证据. 巴丹吉林沙漠的沙丘普遍具有4 个代表较为湿润环境的古沙丘胶结面. 依据测年数据推断, 该沙漠地区在近3 万年以来有过4 次比现代湿润的时期. 沙丘大面积的被固定和广布的古湖泊及湖岸阶地都说明, 研究地区的气候在近3 万年来有周期性的波动, 这暗示着西风环流和东亚季风环流在阿拉善地区的强弱变化, 同时也说明在末次冰盛期前后, 研究地区曾出现过雨量较高的时段.</p>
[施雅风, 刘时银. 中国冰川对21世纪全球变暖响应的预估
. 科学通报, 2000, 45(4): 434-438.]
Magsci [本文引用: 1]摘要
<p>在对巴丹吉林沙漠不同地区进行了考察的基础上, 通过对数个高大沙山的地貌学沉积学和年代学研究, 对该地区近3 万年来景观发育雨量演变的过程和机制找到了新的证据. 巴丹吉林沙漠的沙丘普遍具有4 个代表较为湿润环境的古沙丘胶结面. 依据测年数据推断, 该沙漠地区在近3 万年以来有过4 次比现代湿润的时期. 沙丘大面积的被固定和广布的古湖泊及湖岸阶地都说明, 研究地区的气候在近3 万年来有周期性的波动, 这暗示着西风环流和东亚季风环流在阿拉善地区的强弱变化, 同时也说明在末次冰盛期前后, 研究地区曾出现过雨量较高的时段.</p>
[2]Liu Shiyin, Yao Xiaojun, Guo Wanqin, et al.The contemporary glaciers in China base on the Second Chinese Glacier Inventory
. Acta Geographica Sinica, 2015, 70(1): 3-16.
https://doi.org/10.11821/dlxb201501001URL [本文引用: 4]摘要
以2004年之后的Landsat TM/ETM+和ASTER遥感影像为基础,参考第一次中国冰川目录及其他文献资料,经过影像校正、自动解译、野外考察、人工修订、交互检查和成果审定等技术环节,完成占全国冰川总面积85.5%的现状冰川编目,确定中国目前共有冰川48571条,总面积约5.18×104km2,约占全国国土面积的0.54%,冰川储量约4.3~4.7×103km3。中国冰川数量和面积分别以面积0.5 km2的冰川和面积介于1.0~50.0 km2的冰川为主,面积最大的冰川是音苏盖提冰川(359.05 km2)。中国西部14座山系(高原)均有冰川分布,其中昆仑山冰川数量最多,其次是天山、念青唐古拉山、喜马拉雅山和喀喇昆仑山,这5座山系冰川数量占全国冰川总数量的72.3%;冰川面积和冰储量位列前3位的山系分别为昆仑山、念青唐古拉山和天山,尽管喀喇昆仑山冰川数量和面积均小于喜马拉雅山,但前者冰储量高于后者。从冰川海拔分布来看,海拔4500~6500 m之间是冰川集中发育区域,约占全国冰川总面积的4/5以上。冰川资源在各流域分布差异显著,东亚内流区(5Y)是中国冰川分布数量最多、面积最大的一级流域,约占全国冰川总量的2/5以上;黄河流域(5J)是冰川数量最少、规模最小的一级流域,仅有冰川164条,面积126.72 km2。新疆和西藏的冰川面积和冰储量约占全国冰川总面积的9/10。
[刘时银, 姚晓军, 郭万钦, . 基于第二次冰川编目的中国冰川现状
. 地理学报, 2015, 70(1): 3-16.]
https://doi.org/10.11821/dlxb201501001URL [本文引用: 4]摘要
以2004年之后的Landsat TM/ETM+和ASTER遥感影像为基础,参考第一次中国冰川目录及其他文献资料,经过影像校正、自动解译、野外考察、人工修订、交互检查和成果审定等技术环节,完成占全国冰川总面积85.5%的现状冰川编目,确定中国目前共有冰川48571条,总面积约5.18×104km2,约占全国国土面积的0.54%,冰川储量约4.3~4.7×103km3。中国冰川数量和面积分别以面积0.5 km2的冰川和面积介于1.0~50.0 km2的冰川为主,面积最大的冰川是音苏盖提冰川(359.05 km2)。中国西部14座山系(高原)均有冰川分布,其中昆仑山冰川数量最多,其次是天山、念青唐古拉山、喜马拉雅山和喀喇昆仑山,这5座山系冰川数量占全国冰川总数量的72.3%;冰川面积和冰储量位列前3位的山系分别为昆仑山、念青唐古拉山和天山,尽管喀喇昆仑山冰川数量和面积均小于喜马拉雅山,但前者冰储量高于后者。从冰川海拔分布来看,海拔4500~6500 m之间是冰川集中发育区域,约占全国冰川总面积的4/5以上。冰川资源在各流域分布差异显著,东亚内流区(5Y)是中国冰川分布数量最多、面积最大的一级流域,约占全国冰川总量的2/5以上;黄河流域(5J)是冰川数量最少、规模最小的一级流域,仅有冰川164条,面积126.72 km2。新疆和西藏的冰川面积和冰储量约占全国冰川总面积的9/10。
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. Journal of Glaciology and Geocryology, 2012, 34(4): 848-854.
URLMagsci [本文引用: 1]摘要
西北干旱区是我国生态最脆弱的地区之一, 也是国家安全和生态安全的核心区.冰川是西北干旱区的"固体水库", 高山冰雪融水一直是当地赖以生存和发展的重要水源, 是该地区独特的绿洲经济的命脉.在气候变暖的大背景下, 西北干旱区冰川加剧消融退缩, 冰川数量和规模均呈减少趋势.未来冰川将进一步萎缩, 冰川融水对河流补给将有显著变化.冰川加剧消融已严重影响到该地区水资源变化格局、 农业可持续发展和生态系统稳定, 对现有水资源管理与灾害防治等对策与措施提出巨大挑战.应采取从转变经济发展用水和管理理念, 到提高适应冰川消融的水利建设、 加强防灾与预测技术研究等方面的积极探索适应对策, 以应对气候变暖背景下冰川加剧消融给西北地区带来的挑战.
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西北干旱区是我国生态最脆弱的地区之一, 也是国家安全和生态安全的核心区.冰川是西北干旱区的"固体水库", 高山冰雪融水一直是当地赖以生存和发展的重要水源, 是该地区独特的绿洲经济的命脉.在气候变暖的大背景下, 西北干旱区冰川加剧消融退缩, 冰川数量和规模均呈减少趋势.未来冰川将进一步萎缩, 冰川融水对河流补给将有显著变化.冰川加剧消融已严重影响到该地区水资源变化格局、 农业可持续发展和生态系统稳定, 对现有水资源管理与灾害防治等对策与措施提出巨大挑战.应采取从转变经济发展用水和管理理念, 到提高适应冰川消融的水利建设、 加强防灾与预测技术研究等方面的积极探索适应对策, 以应对气候变暖背景下冰川加剧消融给西北地区带来的挑战.
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Climate-driven changes in glacier-fed streamflow regimes have direct implications on freshwater supply, irrigation and hydropower potential. Reliable information about current and future glaciation and runoff is crucial for water allocation, a complex task in Central Asia, where the collapse of the Soviet Union has transformed previously interdependent republics into autonomous upstream and downstream countries. Although the impacts of climate change on glaciation and runoff have been addressed in previous work undertaken in the Tien Shan (known as the ‘water tower of Central Asia’), a coherent, regional perspective of these findings has not been presented until now. Here we show that glacier shrinkage is most pronounced in peripheral, lower-elevation ranges near the densely populated forelands, where summers are dry and where snow and glacial meltwater is essential for water availability. Shifts of seasonal runoff maxima have already been observed in some rivers, and it is suggested that summer runoff will further decrease in these rivers if precipitation and discharge from thawing permafrost bodies do not compensate sufficiently for water shortfalls.
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Glacier variations in the Tibetan Plateau and surrounding mountain ranges in China affect the livelihood of over one billion people who depend on water from the Yellow, Yangtze, Brahmaputra, Ganges and Indus rivers originating in these areas. Based on the results of the present study and published literature, we found that the glaciers shrank 15.7% in area from 1963 to 2010 with an annual area change of -0.33%. The shrinkage generally decreased from peripheral mountain ranges to the interior of Tibet.The linear trends of annual air temperature and precipitation at 147 stations were 0.36°C(10a)-1 and 8.96 mm(10a)-1 respectively from 1961 to 2010. The shrinkage of glaciers was well correlated with the rising temperature and the spatial patterns of the shrinkage were influenced by other factors superimposed on the rising temperature such as glacier size, type, elevation, debris cover and precipitation.
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https://doi.org/10.11849/zrzyxb.2012.10.011URL摘要
利用"中国冰川资源及其变化调查"项目最新冰川编目成果和中国第一次冰川编目结果,对中国阿尔泰山冰川近50 a变化进行分析。结果表明,1960至2009年期间,中国阿尔泰山地区冰川普遍退缩,冰川数量、面积与冰储量分别减少116条、104.61 km2和6.19 km3。与中国其他山系冰川变化相比,阿尔泰山冰川面积年平均减少率最大,是冰川退缩最强烈的地区。阿尔泰山冰川在各个朝向均呈退缩趋势,其中朝北向冰川条数与面积减少大于其他朝向,朝西向冰川变化最小。2 400~2 600 m、2 600~2 800 m和3 000~3 200 m三个海拔区间冰川条数和面积均呈减少趋势,其中2 600~2 800 m冰川退缩最为显著。冰川变化呈现出区域差异性,布尔津河流域冰川数量和面积减少最多,但在其他流域冰川条数减少与面积减少并没有保持一致性,小冰川大规模退缩(或消失)是导致阿尔泰山地区冰川变化区域差异的主要原因。阿尔泰山地区冰川退缩与气候变化关系密切。对研究区4个气象台站5—9月平均气温和10—4月降水变化分析表明,自1960年代以来,阿尔泰山地区5—9月平均气温显著上升,气温上升导致的冰川消融在一定程度上抵消了固态降水增加对冰川的补给。
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利用"中国冰川资源及其变化调查"项目最新冰川编目成果和中国第一次冰川编目结果,对中国阿尔泰山冰川近50 a变化进行分析。结果表明,1960至2009年期间,中国阿尔泰山地区冰川普遍退缩,冰川数量、面积与冰储量分别减少116条、104.61 km2和6.19 km3。与中国其他山系冰川变化相比,阿尔泰山冰川面积年平均减少率最大,是冰川退缩最强烈的地区。阿尔泰山冰川在各个朝向均呈退缩趋势,其中朝北向冰川条数与面积减少大于其他朝向,朝西向冰川变化最小。2 400~2 600 m、2 600~2 800 m和3 000~3 200 m三个海拔区间冰川条数和面积均呈减少趋势,其中2 600~2 800 m冰川退缩最为显著。冰川变化呈现出区域差异性,布尔津河流域冰川数量和面积减少最多,但在其他流域冰川条数减少与面积减少并没有保持一致性,小冰川大规模退缩(或消失)是导致阿尔泰山地区冰川变化区域差异的主要原因。阿尔泰山地区冰川退缩与气候变化关系密切。对研究区4个气象台站5—9月平均气温和10—4月降水变化分析表明,自1960年代以来,阿尔泰山地区5—9月平均气温显著上升,气温上升导致的冰川消融在一定程度上抵消了固态降水增加对冰川的补给。
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. Journal of Glaciology and Geocryology, 2014, 36(6): 1376-1384.
https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2014.0164URLMagsci摘要
<p>利用2000年的Landsat5遥感数据、1970年和2009年的冰川编目数据, 对天山中段南坡开都河流域和北坡玛纳斯河流域的冰川变化进行了对比分析, 并结合地面气象站点数据分析了冰川对气候变化的响应及南北坡冰川变化的差异性. 研究表明: 1970-2009年间, 两流域冰川面积减少了494.33 km<sup>2</sup>, 占总面积的26.8% (0.8%&middot;a<sup>-1</sup>); 冰川储量减少了32.73 km<sup>3</sup>, 占总储量的27.9% (0.8%&middot;a<sup>-1</sup>). 其中, 2000-2009年冰川面积和冰储量年退缩率(1.3%&middot;a<sup>-1</sup>)比1970-2000年(0.6%&middot;a<sup>-1</sup>)大; 冰储量减少的速率略大于面积缩小的速率, 说明冰川面积缩小的同时, 其厚度在迅速减薄. 1970-2000年和2000-2009年间, 玛纳斯河流域的冰川年均面积退缩率分别为0.5%&middot;a<sup>-1</sup>和1.4%&middot;a<sup>-1</sup>, 开都河流域的冰川年均面积退缩率为0.9%&middot;a<sup>-1</sup>和1.1%&middot;a<sup>-1</sup>, 显示出玛纳斯河流域冰川在2000年后呈加速萎缩趋势. 影响研究区冰川变化的主因是气温, 而夏季升温幅度及降水的不同是造成南北坡冰川差异性变化的重要原因.</p>
[朱弯弯, 上官冬辉, 郭万钦, . 天山中部典型流域冰川变化及对气候的响应
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https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2014.0164URLMagsci摘要
<p>利用2000年的Landsat5遥感数据、1970年和2009年的冰川编目数据, 对天山中段南坡开都河流域和北坡玛纳斯河流域的冰川变化进行了对比分析, 并结合地面气象站点数据分析了冰川对气候变化的响应及南北坡冰川变化的差异性. 研究表明: 1970-2009年间, 两流域冰川面积减少了494.33 km<sup>2</sup>, 占总面积的26.8% (0.8%&middot;a<sup>-1</sup>); 冰川储量减少了32.73 km<sup>3</sup>, 占总储量的27.9% (0.8%&middot;a<sup>-1</sup>). 其中, 2000-2009年冰川面积和冰储量年退缩率(1.3%&middot;a<sup>-1</sup>)比1970-2000年(0.6%&middot;a<sup>-1</sup>)大; 冰储量减少的速率略大于面积缩小的速率, 说明冰川面积缩小的同时, 其厚度在迅速减薄. 1970-2000年和2000-2009年间, 玛纳斯河流域的冰川年均面积退缩率分别为0.5%&middot;a<sup>-1</sup>和1.4%&middot;a<sup>-1</sup>, 开都河流域的冰川年均面积退缩率为0.9%&middot;a<sup>-1</sup>和1.1%&middot;a<sup>-1</sup>, 显示出玛纳斯河流域冰川在2000年后呈加速萎缩趋势. 影响研究区冰川变化的主因是气温, 而夏季升温幅度及降水的不同是造成南北坡冰川差异性变化的重要原因.</p>
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Magsci摘要
以世界第二高峰乔戈里峰(K2,海拔8611m)闻名的喀喇昆仑山,发育着规模巨大的山地冰川.国内、外科学工作者曾对喀喇昆仑山进行过许多次科学考察和探险活动.
[上官冬辉, 刘时银, 丁永建, . 中国喀喇昆仑山、慕士塔格—公格尔山典型冰川变化监测结果
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以世界第二高峰乔戈里峰(K2,海拔8611m)闻名的喀喇昆仑山,发育着规模巨大的山地冰川.国内、外科学工作者曾对喀喇昆仑山进行过许多次科学考察和探险活动.
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基于修订后的祁连山区第一次冰川编目(1956-1983年)和最新发布的第二次冰川编目数据(2005-2010年),对祁连山区冰川变化进行分析。结果表明:①祁连山区现有冰川2684条,面积1597.81±70.30 km^2,冰储量约84.48 km^3。其中,甘肃省和青海省各有冰川1492条和1192条,面积分别为760.96 km^2和836.85 km^2。②祁连山区冰川数量和面积分别以面积〈1.0 km^2的冰川和面积介于1~5 km^2的冰川为主;冰川平均中值面积海拔为4972.7 m,并自东向西由4483.8 m逐渐上升为5234.1 m。③疏勒河流域冰川面积和冰储量最大,占祁连山冰川总量的31.91%和35.11%;其次是哈尔腾河流域,巴音郭勒河流域冰川面积最小,为2.20 km^2;黑河流域是祁连山区冰川平均面积最小的四级流域,冰川平均面积仅0.21 km^2。④近50年间祁连山冰川面积和冰储量分别减少420.81 km^2(-20.88%)和21.63 km^3(-20.26%)。面积〈1.0 km^2的冰川急剧萎缩是该区冰川面积减少的主要原因,海拔4000 m以下山区冰川已完全消失,海拔4350~5100 m区间冰川面积减少量占冰川面积总损失的84.24%。冰川数量和面积在各个朝向均呈减少态势,其中朝北冰川面积减少最多,朝东冰川面积减少最快,而西北朝向冰川变化最为缓慢。⑤祁连山冰川变化呈现明显的经度地带性分异,东段冰川退缩较快,中西段冰川面积减少较慢。
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. 地理学报, 2015, 70(9): 1402-1414.]
https://doi.org/10.11821/dlxb201509004URL [本文引用: 1]摘要
基于修订后的祁连山区第一次冰川编目(1956-1983年)和最新发布的第二次冰川编目数据(2005-2010年),对祁连山区冰川变化进行分析。结果表明:①祁连山区现有冰川2684条,面积1597.81±70.30 km^2,冰储量约84.48 km^3。其中,甘肃省和青海省各有冰川1492条和1192条,面积分别为760.96 km^2和836.85 km^2。②祁连山区冰川数量和面积分别以面积〈1.0 km^2的冰川和面积介于1~5 km^2的冰川为主;冰川平均中值面积海拔为4972.7 m,并自东向西由4483.8 m逐渐上升为5234.1 m。③疏勒河流域冰川面积和冰储量最大,占祁连山冰川总量的31.91%和35.11%;其次是哈尔腾河流域,巴音郭勒河流域冰川面积最小,为2.20 km^2;黑河流域是祁连山区冰川平均面积最小的四级流域,冰川平均面积仅0.21 km^2。④近50年间祁连山冰川面积和冰储量分别减少420.81 km^2(-20.88%)和21.63 km^3(-20.26%)。面积〈1.0 km^2的冰川急剧萎缩是该区冰川面积减少的主要原因,海拔4000 m以下山区冰川已完全消失,海拔4350~5100 m区间冰川面积减少量占冰川面积总损失的84.24%。冰川数量和面积在各个朝向均呈减少态势,其中朝北冰川面积减少最多,朝东冰川面积减少最快,而西北朝向冰川变化最为缓慢。⑤祁连山冰川变化呈现明显的经度地带性分异,东段冰川退缩较快,中西段冰川面积减少较慢。
[13]Li Zongxing, He Yuanqing, Wang Shijin, et al.Changes of some monsoonal temperate glaciers in Hengduan Mountains Region during 1900-2007
. Acta Geographica Sinica, 2009, 64(11): 1319-1330.
[本文引用: 1]

[李宗省, 何元庆, 王世金, . 1900-2007年横断山区部分海洋型冰川变化
. 地理学报, 2009, 64(11): 1319-1330.]
[本文引用: 1]
[14]Farinotti D, Longuevergne L, Moholdt G, et al.Substantial glacier mass loss in the Tien Shan over the past 50 years
. Nature Geoscience, 2015, 8(9).
https://doi.org/10.1038/ngeo2513URL [本文引用: 1]摘要
Populations in Central Asia are heavily dependent on snow and glacier melt for their water supplies. Changes to the glaciers in the main mountain range in this region, the Tien Shan, have been reported over the past decade. However, reconstructions over longer, multi-decadal timescales and the mechanisms underlying these variations-both required for reliable future projections-are not well constrained. Here we use three ensembles of independent approaches based on satellite gravimetry, laser altimetry, and glaciological modelling to estimate the total glacier mass change in the Tien Shan. Results from the three approaches agree well, and allow us to reconstruct a consistent time series of annual mass changes for the past 50 years at the resolution of individual glaciers. We detect marked spatial and temporal variability in mass changes. We estimate the overall decrease in total glacier area and mass from 1961 to 2012 to be 18 00± 6% and 27 00± 15%, respectively. These values correspond to a total area loss of 2,960 00± 1,030 km2, and an average glacier mass-change rate of 0903’5.4 00± 2.8 Gt yr0903’1. We suggest that the decline is driven primarily by summer melt and, possibly, linked to the combined effects of general climatic warming and circulation variability over the north Atlantic and north Pacific.
[15]Wang Shengjie, Zhang Mingjun, Li Zhongqin, et al.Reponse of glacier area variation to climate change in Chinese Tianshan Mountains in the past 50 years
. Acta Geographica Sinica, 2011, 66(1): 38-46.
https://doi.org/10.11821/xb201101004URL [本文引用: 2]摘要
基于1960年以来中国天山各流域冰川面积变化的统计分析,系统地研究了中国天山冰川面积变化对气候的响应情况。结果表明,近50年来中国天山冰川的面积缩小了11.5%,对研究时段统一化后发现面积年均退缩率为0.31%a-1。各流域冰川面积退缩速度存在一定差异,但冰川加速消融趋势明显。天山地区14个气象站的气温与降水量倾向率平均值分别为0.34oC·(10a)-1与11mm·(10a)-1,气温在干季增幅大而在湿季增幅略小,降水量在干季增长缓慢而在湿季增长显著,这样的气候变化趋势有助于天山冰川的退缩。
[王圣杰, 张明军, 李忠勤, . 近50年来中国天山冰川面积变化对气候的响应
. 地理学报, 2011, 66(1): 38-46.]
https://doi.org/10.11821/xb201101004URL [本文引用: 2]摘要
基于1960年以来中国天山各流域冰川面积变化的统计分析,系统地研究了中国天山冰川面积变化对气候的响应情况。结果表明,近50年来中国天山冰川的面积缩小了11.5%,对研究时段统一化后发现面积年均退缩率为0.31%a-1。各流域冰川面积退缩速度存在一定差异,但冰川加速消融趋势明显。天山地区14个气象站的气温与降水量倾向率平均值分别为0.34oC·(10a)-1与11mm·(10a)-1,气温在干季增幅大而在湿季增幅略小,降水量在干季增长缓慢而在湿季增长显著,这样的气候变化趋势有助于天山冰川的退缩。
[16]Li Zhongqin, Li Kaiming, Wang Lin.Study on recent glacier changes and their impact on water resources in Xinjiang, northwestern China
. Quaternary Sciences, 2010, 30(1): 96-106.
https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-7410.2010.01.09URLMagsci [本文引用: 1]摘要
<p>新疆的冰川水资源居全国第一,在新疆水资源构成和河川径流调节方面占有重要地位。最近30多年来,随着气温升高,冰川出现了剧烈的消融退缩,冰川融水径流量普遍增加,并对气温的依赖性增强。文章基于最新冰川观测研究资料,阐述新疆冰川的近期变化,分析对水资源的影响。研究表明,所研究的1800条冰川,在过去26~44年间,总面积缩小了11.7%,平均每条冰川缩小0.243km<sup>2</sup>,末端退缩速率5.8m/a。冰川在不同区域的缩小比率为8.8%~34.2%,单条冰川的平均缩小量为0.092~0.415km<sup>2</sup>,末端平均后退量为3.5~10.5m/a。由于新疆各流域中冰川的分布、变化特征,以及融水所占河川径流的比例不同,因此,未来气候变化对新疆各个区域水资源的影响程度和表现形式是不同的。分析表明,在塔里木河流域,冰川水资源具有举足轻重的作用,但是,一旦冰川消融殆尽,对该地区将产生灾难性影响,现今该区冰川消融正盛,估计在今后30~50年,只要保持升温,冰川融水量仍会维持。未来20~40年,天山北麓水系中,1km<sup>2</sup>左右的小冰川趋于消失,大于5km<sup>2</sup>冰川消融强烈,因此,以小冰川居多的河流受冰川变化的影响较大。东疆盆地水系中的冰川数量少,并处在加速消融状态,河川径流对冰川的依赖性强,冰川的变化已经对水资源量及年内分配产生影响,水资源已经处在不断恶化之中。对于伊犁河与额尔齐斯河流域,未来冰川变化对水资源的影响在数量上可能有限,但会大大削弱冰川融水径流的调节功能。而气候变化对积雪水资源的影响和可能造成的后果应该予以特别关注。</p>
[李忠勤, 李开明, 王林. 新疆冰川近期变化及其对水资源的影响研究
. 第四纪研究, 2010, 30(1): 96-106.]
https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-7410.2010.01.09URLMagsci [本文引用: 1]摘要
<p>新疆的冰川水资源居全国第一,在新疆水资源构成和河川径流调节方面占有重要地位。最近30多年来,随着气温升高,冰川出现了剧烈的消融退缩,冰川融水径流量普遍增加,并对气温的依赖性增强。文章基于最新冰川观测研究资料,阐述新疆冰川的近期变化,分析对水资源的影响。研究表明,所研究的1800条冰川,在过去26~44年间,总面积缩小了11.7%,平均每条冰川缩小0.243km<sup>2</sup>,末端退缩速率5.8m/a。冰川在不同区域的缩小比率为8.8%~34.2%,单条冰川的平均缩小量为0.092~0.415km<sup>2</sup>,末端平均后退量为3.5~10.5m/a。由于新疆各流域中冰川的分布、变化特征,以及融水所占河川径流的比例不同,因此,未来气候变化对新疆各个区域水资源的影响程度和表现形式是不同的。分析表明,在塔里木河流域,冰川水资源具有举足轻重的作用,但是,一旦冰川消融殆尽,对该地区将产生灾难性影响,现今该区冰川消融正盛,估计在今后30~50年,只要保持升温,冰川融水量仍会维持。未来20~40年,天山北麓水系中,1km<sup>2</sup>左右的小冰川趋于消失,大于5km<sup>2</sup>冰川消融强烈,因此,以小冰川居多的河流受冰川变化的影响较大。东疆盆地水系中的冰川数量少,并处在加速消融状态,河川径流对冰川的依赖性强,冰川的变化已经对水资源量及年内分配产生影响,水资源已经处在不断恶化之中。对于伊犁河与额尔齐斯河流域,未来冰川变化对水资源的影响在数量上可能有限,但会大大削弱冰川融水径流的调节功能。而气候变化对积雪水资源的影响和可能造成的后果应该予以特别关注。</p>
[17]Li Kaiming, Li Zhongqin, Gao Wenyu, et al.Recent glacial retreat and its effect on water resources in eastern Xinjiang
. Chinese Science Bulletin, 2011, 56(32): 2708-2716.
[本文引用: 1]

[李开明, 李忠勤, 高闻宇, . 近期新疆东天山冰川退缩及其对水资源影响
. 科学通报, 2011, 56(32): 2708-2716.]
[本文引用: 1]
[18]Liu Shiyin, Ding Yongjian, Zhang Yong et al. Impact of the glacial change on water resources in the Tarim River Basin
. Acta Geographica Sinica, 2006, 61(5): 482-490.
https://doi.org/10.3321/j.issn:0375-5444.2006.05.004URL [本文引用: 1]摘要
在近一个世纪以来全球变暖趋势显著的背景下,1980年代中后期以来新疆等地区的降水、出山 径流出现持续增加现象,冰川也呈加速萎缩状态.作者从区域冰川研究入手,研究在这种气候暖湿转变背景下,塔里木河流域冰川变化的响应及其影响.通过应用大 比例尺地形图、高分辨率卫星遥感影像及航空摄影照片获得了塔里木河流域3000多条冰川1960年代初以来的变化,表明该流域近30多年来冰川呈总体萎缩 状态,冰川退缩已给塔里木河流域水资源变化带来了明显的影响.
[刘时银, 丁永建, 张勇, . 塔里木河流域冰川变化及其对水资源影响
. 地理学报, 2006, 61(5): 482-490.]
https://doi.org/10.3321/j.issn:0375-5444.2006.05.004URL [本文引用: 1]摘要
在近一个世纪以来全球变暖趋势显著的背景下,1980年代中后期以来新疆等地区的降水、出山 径流出现持续增加现象,冰川也呈加速萎缩状态.作者从区域冰川研究入手,研究在这种气候暖湿转变背景下,塔里木河流域冰川变化的响应及其影响.通过应用大 比例尺地形图、高分辨率卫星遥感影像及航空摄影照片获得了塔里木河流域3000多条冰川1960年代初以来的变化,表明该流域近30多年来冰川呈总体萎缩 状态,冰川退缩已给塔里木河流域水资源变化带来了明显的影响.
[19]Glacial Area Changes in the Ili River Catchment ( Northeastern Tien Shan ) in Xinjiang , China , from the 1960s to 2009 . the 1960s to 2009
. Advances in Meteorology, 2015, 2015(4):1-12.
[本文引用: 1]
[20]Li Zhongqin.Progress and Application of Research on Glacier No.1 at Headwaters of Urumqi River, Tianshan, China. Beijing: China Meteorological Press, 2011. [本文引用: 1]

[李忠勤. 天山乌鲁木齐河1号冰川近期研究与应用. 北京: 气象出版社, 2011.] [本文引用: 1]
[21]Zhang Hui, Li Zhongqin, Wang Puyu, et al.Variation of Haxilegen No.51 Glacier at the Headwater of Kuytun Riverin Tianshan Mountains and its response to climate change
. Arid Zone Research, 2015, 32(1): 88-93.
Magsci [本文引用: 1]摘要
哈希勒根51号冰川位于新疆奎屯市以南的天山依连哈比尔尕山北坡,即奎屯河上游支流哈希勒根河源区。继1998年对冰川末端和运动速度的首次观测之后,相继开展了多次重复测量,完成了冰川面积测量和首次雷达厚度测量。结合冰川实测资料和已有相关研究,对自20世纪60年代以来的变化特征进行了详细分析,结果表明:1964&mdash;2006年哈希勒根51号冰川面积共减小了0.123 km2,年平均退缩率约为0.19%,相比低于天山地区的整体水平(0.31%)。冰川末端累计退缩84.51 m,年平均退缩率为2.01 m。对于冰川运动速度,1999&mdash;2006年整体偏低,各流速点的年际变化较小,且略微有下降的趋势;7 a间物质平衡年际变化较小,整体表现出沿海拔高度增加而增加的趋势。1964&mdash;2010年冰川厚度减薄了约10 m,年均变化率约为0.22 m。与天山乌鲁木齐河源1号冰川相比,整体消融趋势稍弱。
[张慧, 李忠勤, 王璞玉, . 天山奎屯哈希勒根51号冰川变化及其对气候的响应
. 干旱区研究, 2015, 32(1): 88-93.]
Magsci [本文引用: 1]摘要
哈希勒根51号冰川位于新疆奎屯市以南的天山依连哈比尔尕山北坡,即奎屯河上游支流哈希勒根河源区。继1998年对冰川末端和运动速度的首次观测之后,相继开展了多次重复测量,完成了冰川面积测量和首次雷达厚度测量。结合冰川实测资料和已有相关研究,对自20世纪60年代以来的变化特征进行了详细分析,结果表明:1964&mdash;2006年哈希勒根51号冰川面积共减小了0.123 km2,年平均退缩率约为0.19%,相比低于天山地区的整体水平(0.31%)。冰川末端累计退缩84.51 m,年平均退缩率为2.01 m。对于冰川运动速度,1999&mdash;2006年整体偏低,各流速点的年际变化较小,且略微有下降的趋势;7 a间物质平衡年际变化较小,整体表现出沿海拔高度增加而增加的趋势。1964&mdash;2010年冰川厚度减薄了约10 m,年均变化率约为0.22 m。与天山乌鲁木齐河源1号冰川相比,整体消融趋势稍弱。
[22]Wang Puyu, Li Zhongqin, Zhou Ping, et al.Changes of representative glaciers in Xinjiang Hami and their impact to water resources
. Advances in Water Science, 2014, 25(4): 518-525.
URLMagsci [本文引用: 1]摘要
新疆哈密是资源性缺水地区,冰川是该区主要的供给水源。为了对该区冰川和水文水资源的现状和未来变化做出合理评价和预估,以榆树沟6号冰川和庙尔沟冰帽为代表,结合野外实测资料以及近年来在冰川变化领域所取得的相关研究成果,综合分析了在气候变暖背景下新疆哈密地区冰川近年来的变化过程及对水资源的影响。结果表明,1972-2011年,榆树沟6号冰川厚度平均减薄20 m,减薄速率约为0.51 m/a,冰川末端退缩254 m,年均退缩约6.5 m。由于强烈消融,冰川表面径流发育明显,且在末端有冰碛湖形成。相比之下,庙尔沟冰帽消融速率相对较小,对气候变暖的敏感度较低,这与冰帽类型和所处海拔较高有直接关系。综合分析发现,流域有无冰川覆盖及覆盖的比率大小,直接造成哈密地区不同流域近期河川径流变化的差异。
[王璞玉, 李忠勤, 周平, . 近期新疆哈密代表性冰川变化及对水资源影响
. 水科学进展, 2014, 25(4): 518-525.]
URLMagsci [本文引用: 1]摘要
新疆哈密是资源性缺水地区,冰川是该区主要的供给水源。为了对该区冰川和水文水资源的现状和未来变化做出合理评价和预估,以榆树沟6号冰川和庙尔沟冰帽为代表,结合野外实测资料以及近年来在冰川变化领域所取得的相关研究成果,综合分析了在气候变暖背景下新疆哈密地区冰川近年来的变化过程及对水资源的影响。结果表明,1972-2011年,榆树沟6号冰川厚度平均减薄20 m,减薄速率约为0.51 m/a,冰川末端退缩254 m,年均退缩约6.5 m。由于强烈消融,冰川表面径流发育明显,且在末端有冰碛湖形成。相比之下,庙尔沟冰帽消融速率相对较小,对气候变暖的敏感度较低,这与冰帽类型和所处海拔较高有直接关系。综合分析发现,流域有无冰川覆盖及覆盖的比率大小,直接造成哈密地区不同流域近期河川径流变化的差异。
[23]Wang Puyu, Li Zhongqin, Li Huilin, et al.Changes of ice-thickness and volume for representative glaciers in Tianshan Mountains in the past 50 years
. Acta Geographica Sinica, 2012, 67(7): 929-940.
[本文引用: 1]

[王璞玉, 李忠勤, 李慧林, . 近50年来天山地区典型冰川厚度及储量变化
. 地理学报, 2012, 67(7): 929-940.]
[本文引用: 1]
[24]Wang Puyu, Li Zhongqin, Cao Min, et al.Variation of Qingbingtan Glacier No.72 in Mt. Tuomuer Region during past 45 years
. Scientia Geographica Sinica, 2010, 17(6): 962-967.
[本文引用: 1]

[王璞玉, 李忠勤, 曹敏, . 近45年来托木尔峰青冰滩72号冰川变化特征
. 地理科学, 2010, 17(6): 962-967.]
[本文引用: 1]
[25]Hu Ruji.Physical Geography of the Tianshan Mountains in China. Beijing: China Environmental Science Press, 2004: 1-14, 180-198. [本文引用: 1]

[胡汝骥. 中国天山自然地理. 北京: 中国环境科学出版社, 2004: 1-14, 180-198.] [本文引用: 1]
[26]Liu Chaohai, Ding Liangfu.A primary calculation of temperature and precipitation in Tianshan Mountains, China
. Journal of Glaciology and Geocryology, 1988, 8(2): 151-159.
[本文引用: 2]

[刘潮海, 丁良福. 中国天山冰川区气温和降水的初步估算
. 冰川冻土, 1988, 8(2): 151-159.]
[本文引用: 2]
[27] Lanzhou Institude of Glaciology and Geocryology , Chinese Academy of Sciences Glacier Inventory of China ( Ⅲ ) : Tianshan Mountains ( Ili River Drain age Basin ). Beijing: Science Press, 1986: 1-158. [本文引用: 1]

[中国科学院兰州冰川冻土研究所. 中国冰川目录(Ⅲ)天山山区(伊犁河流域区). 北京: 科学出版社, 1986: 1-158.] [本文引用: 1]
[28] Lanzhou Institude of Glaciology and Geocryology Chinese Academy of Sciences Glacier Inventory of China ( Ⅲ ) :Tianshan Mountains ( Interior Drainage Area of Scattered Flow in East ). Beijing: Science Press, 1986: 1-83.

[中国科学院兰州冰川冻土研究所. 中国冰川目录(Ⅲ)天山山区(东部散流内流区). 北京: 科学出版社, 1986: 1-83.]
[29] Lanzhou Institude of Glaciology and Geocryology Chinese Academy of Sciences Glacier Inventory of China ( Ⅲ ) :Tianshan Mountains ( Interior Drainage Area of Scattered Flow in Southwest ). Beijing : Science Press , 1986: 1-187.

[中国科学院兰州冰川冻土研究所. 中国冰川目录(Ⅲ)天山山区(西南塔里木内流区). 北京: 科学出版社, 1986: 1-187.]
[30] Lanzhou Institude of Glaciology and Geocryology Chinese Academy of Sciences Glacier Inventory of China ( Ⅲ ) :Tianshan Mountains ( Interior Drainage Area of Junggar Basin in Northwest China ). Beijing: Science Press, 1986. [本文引用: 1]

[中国科学院兰州冰川冻土研究所. 中国冰川目录(Ⅲ)天山山区(西北准格尔内流区). 北京: 科学出版社, 1986.] [本文引用: 1]
[31]Shi Yafeng.A Concise China Glacier Inventory. Shanghai: Shanghai Science Popular Press, 2005. [本文引用: 4]

[施雅风. 简明中国冰川目录. 上海: 上海科学普及出版社, 2005.] [本文引用: 4]
[32]Su Zhen, Ding Liangfu, Liu Chaohai.The ice-thickness and volume of glaciers in
Tianshan Mountains. Xinjiang Geography. 1984, 7(2): 37-44.
[本文引用: 1]

[苏珍, 丁良福, 刘潮海. 天山冰川厚度及储量计算
. 新疆地理, 1984, 7(2): 37-44.]
[本文引用: 1]
[33]Liu Chaohai, Ding Liangfu.The glacial resources and their distributive characteristics in the Tianshan Mountains of China
. Journal of Glaciology and Geocryology, 1987, 9(2): 100-102.
[本文引用: 1]

[刘潮海, 丁良福. 中国天山冰川资源及其分布特征
. 冰川冻土, 1987, 9(2): 100-102.]
[本文引用: 1]
[34]Gao Xiaoqing, Tang Maocang.Discussion on the relationship between glacial fluctuation and climate change
. Plateau Meteorology, 2000, 19(1): 9-16.
Magsci [本文引用: 1]摘要
冰川变化是气候变化的产物,但它与气候参数的关系表现出不稳定。本文通过理论分析发现:对百年以上的冰川进退基本上决定于温度变化,与降水的关系不大。对10<sup>1</sup>年以内的冰川波动,其大范围的总体特征亦基本上决定于温度变化。个别冰川则比较复杂,但在冰川上部无消融区的物质平衡基本上决定于降水。
[高晓清, 汤懋苍. 冰川变化与气候变化关系的若干探讨
. 高原气象, 2000, 19(1): 9-16.]
Magsci [本文引用: 1]摘要
冰川变化是气候变化的产物,但它与气候参数的关系表现出不稳定。本文通过理论分析发现:对百年以上的冰川进退基本上决定于温度变化,与降水的关系不大。对10<sup>1</sup>年以内的冰川波动,其大范围的总体特征亦基本上决定于温度变化。个别冰川则比较复杂,但在冰川上部无消融区的物质平衡基本上决定于降水。
[35]Xie Zichu, Liu Chaohai.Introduction of Glaciology. Shanghai: Shanghai Science Popularization Press, 2010: 425. [本文引用: 1]

[谢自楚, 刘潮海. 冰川学导论. 上海: 上海科学普及出版社, 2010: 425.] [本文引用: 1]
[36]Li Shuai, Hou Xiaogang Monitoring and analysis of snowline on Tianshan Mountains based on remotely sensed data from2001 to 2015
. Advances in Water Science, 2017(3): 1-9.
https://doi.org/10.14042/j.cnki.32.1309.2017.03.006URL [本文引用: 1]摘要
基于2001—2015年MOD10A1/MYD10A1、MOD13Q1以及相关气象数据,采用积雪持续时间比率法,监测了天山山区的季节雪线高程,分析了其变化特征及影响因子。结果表明:(1)近15年天山山区雪线整体呈显著上升趋势,平均高程3 680 m左右,其中,北坡、伊犁河谷、南坡季节雪线的稳定性依次减弱,平均高程分别为3 620 m、3 390 m及3 820 m;空间上雪线高程呈现南高北低、东高西低的纬度地带性分布特点。(2)年际尺度上,气温是影响天山山区雪线高程的主控因素,呈显著正相关,南北坡与之相同,但伊犁河谷则降水是影响其变化的主控因素,呈显著负相关;季节尺度上,夏季气温、冬季降水是影响雪线高程的主控因素,降水与其呈负相关,但气温较高的地区,夏秋季降水会促进积雪融化,使雪线高程上升;月尺度上,7月气温、1月降水对其影响最明显,且存在一定的滞后反应。(3)天山山区雪线高程比零度层低800 m左右,两者呈较好正相关;雪线高程与NDVI(Normalized Difference Vegetation Index)呈负相关,植被覆盖较好区域,同年NDVI与雪线高程相关性较好,植被覆盖较差区域,前一年NDVI与其相关性较好。
[李帅, 侯小刚, 基于2001-2015年遥感数据的天山山区雪线监测及分析
. 水科学进展, 2017(3): 1-9.]
https://doi.org/10.14042/j.cnki.32.1309.2017.03.006URL [本文引用: 1]摘要
基于2001—2015年MOD10A1/MYD10A1、MOD13Q1以及相关气象数据,采用积雪持续时间比率法,监测了天山山区的季节雪线高程,分析了其变化特征及影响因子。结果表明:(1)近15年天山山区雪线整体呈显著上升趋势,平均高程3 680 m左右,其中,北坡、伊犁河谷、南坡季节雪线的稳定性依次减弱,平均高程分别为3 620 m、3 390 m及3 820 m;空间上雪线高程呈现南高北低、东高西低的纬度地带性分布特点。(2)年际尺度上,气温是影响天山山区雪线高程的主控因素,呈显著正相关,南北坡与之相同,但伊犁河谷则降水是影响其变化的主控因素,呈显著负相关;季节尺度上,夏季气温、冬季降水是影响雪线高程的主控因素,降水与其呈负相关,但气温较高的地区,夏秋季降水会促进积雪融化,使雪线高程上升;月尺度上,7月气温、1月降水对其影响最明显,且存在一定的滞后反应。(3)天山山区雪线高程比零度层低800 m左右,两者呈较好正相关;雪线高程与NDVI(Normalized Difference Vegetation Index)呈负相关,植被覆盖较好区域,同年NDVI与雪线高程相关性较好,植被覆盖较差区域,前一年NDVI与其相关性较好。
[37]Kang Ersi.Energy balance characteristics and mass balance change calculation research of cryosphere in High Asia
. Journal of Glaciology and Geocryology, 1996, 18(Suppl.): 12-22.
URL [本文引用: 1]摘要
根据已有的观测事实,对高亚洲冰冻圈能量和物质平衡的变化过程进行初步探讨,进而分析冰川严衡线和物质平衡在气候变化背景下的可能变化。
[康尔泗. 高亚洲冰冻圈能量平衡特征和物质平衡变化计算研究
. 冰川冻土, 1996, 18(增刊): 12-22.]
URL [本文引用: 1]摘要
根据已有的观测事实,对高亚洲冰冻圈能量和物质平衡的变化过程进行初步探讨,进而分析冰川严衡线和物质平衡在气候变化背景下的可能变化。
[38]Liu Shiyin, Xie Zichu,Wang Ninglian et al. Mass balance sensitivity to climate change: A case study of Glacier No.1 at Urumqi Riverhead, Tianshan Mountains, China
. Chinese Geographical Science, 1999, 9(2): 134-140.
https://doi.org/10.1007/BF02791363URL [本文引用: 1]摘要
In this paper the degree-day mass balance model is applied to the sensitivity test of mass-balance/ELA (equilibrium line altitude) to climate change of Glacier No. 1 at Urumqi Riverhead, the Tianshan Mountains, China. The results demonstrate that the mass balance of Glacier No. 1, which is of continental type and accumulates in warm seasons, is less sensitive than that of a maritime glacier. On Glacier No. 1, air temperature rise of 1 C or precipitation increase by 20% can cause the ELA shift 81 m up or 31 m down respectively. Air temperature and precipitation play the different roles in the mass balance formation, in which the mass-balance hypsometry follows the temperature variations by the means of rotation against the elevation axis and it shifts in parallel with precipitation change. Assuming a future temperature rise of 2 C the mass losing trend on Glacier No. 1 can not be radically alleviated even if there is a precipitation increase by 30%.
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