不同环流影响下青藏高原典型冰川物质平衡变化及其机制研究

Under the impact of climate warming, the glaciers on the Tibetan Plateau present different status, and the variation in ice volume show an obvious spatial differentiation. However, the mechanism and causes of the spatial differentiation among glaciers are still unclear. Glacier change on the Tibetan Plateau is mainly controlled by the Indian monsoon and westerlies. The Qiyi Glacier affected by the westerlies and the Xiao Dongkemadi Glacier in the transition zone affected by both the westerlies and Indian monsoon are selected as the research objects. Based on the meteorological and glaciological data in both glaciers, combined with the multi-source data such as remote sensing data and global climate model results, by using a distributed energy-mass balance model, the research of glacier change rules, influence factors and future predictions between above two glaciers are carried out during the historical (1960s-2017) and future (2018-2100) periods. Meanwhile, the variation in ice volume of both glaciers is estimated from 1960s to 2100. In addition, the interaction between typical glaciers and regional climate/atmospheric circulations will be discussed over a longer time scale, and the response pattern of mass balance change for typical glaciers under the different atmospheric circulations will be compared in some key areas of the Tibetan Plateau.

在气候变暖影响下，青藏高原的冰川呈现不同状态，冰量变化存在明显的空间分异，然而造成冰川空间差异的机制和原因尚不清晰。青藏高原的冰川变化主要受到印度季风和西风带控制，本项目拟选取西风区的七一冰川以及印度季风和西风过渡带的小冬克玛底冰川作为研究对象，在两条典型冰川开展气象-物质平衡观测的基础上，综合运用卫星遥感和全球气候模式结果等多源数据，以冰川表面分布式能量-物质平衡模型为手段，从历史(1960s-2017)和未来(2018-2100)两个时期对七一冰川和小冬克玛底冰川物质平衡开展变化规律、影响因素和未来预测三个方面的研究，估算两条冰川1960s-2100年的冰量变化，从较长时间尺度上探讨青藏高原关键区域的典型冰川物质平衡与区域气候、大气环流的内在联系，对比不同大气环流影响下典型冰川物质平衡变化的响应模式。

在青藏高原，持续的冰川退缩且强烈消融对区域水循环影响显著，由此引发的水资源问题严重制约区域经济和环境的可持续发展，也是“一带一路”战略中亟需解决的关键课题。在此背景下，本项目以野外实测为基础，以模型模拟为手段，力求搞清青藏高原关键区域气候-冰川-水资源变化之间的内在关系。构建并优化了七一冰川和小冬克玛底冰川气象-物质平衡-融水径流综合观测网络，完成了七一冰川月尺度物质平衡加密观测。发展了适用于七一冰川的分布式能量-物质平衡模型，适用于北大河流域的度日-物质平衡模型，系统阐释了冰川物质平衡变化规律、影响因素及未来趋势，探究了冰川对于气候变化的响应模式。主要的成果如下：.(1) 2011-2016年，七一冰川的平均物质平衡为-476 mm w.e.，平均ELA为4941 m a.s.l.，物质平衡梯度为2.9 mm/m。从季节变化看，受风吹雪和冰面升华影响，11-3月冰川呈负平衡；4和9月呈正平衡，随海拔变化呈现降水效应；强消融期(6-8月)物质平衡随海拔升高线性增加；消融期末由9月初延后至9月底。.(2)预测在RCP2.6、4.5和8.5情景下，2016-2050年七一冰川平均物质平衡分别为-521、-667和-862 mm w.e.，远低于1970-2015年的-153 mm w.e.，冰储量损失量达到49.2、62.7和80.7 Mt。未来冰川趋于负平衡的主原是7、8月消融量激增，其次是暖季降雪量减少。7、8月消融能量增加主要由于净短波辐射增加(61%)，其次是净长波辐射能量支出减少(29%)。.(3)在北大河流域，发现区域气候变化在山区和平原区特点不同，山区增温增湿的幅度明显高于平原区。流域径流变化受气候与冰川变化控制。1980s-1990s山区降水的阶段性减少以及冰川处于相对稳定状态造成河流径流的持续减少，2000年以来持续增温造成冰川融水剧增成为近期径流增加的关键要素。.(4)预计21世纪末北大河流域冰川冰量损失高达81%-96.2%；区域冰川可能正在或即将经历最剧烈的冰量损失，这可能会在2015-2035年临界点之后对区域水资源造成负面影响。冰川模拟的参数化方案及温度相关的参数非常敏感，可能会给预估带来巨大的不确定性。