冰川地貌及其年代学定量重建冰期气候研究-以末次冰期以来念青唐古拉峰地区冰川为例

Glacier is a good indicator for climate change, and the glacial geomorphological features formed by Quaternary glacier advances and retreats are an effective agency for studying the Quaternary climate. At present, the studies of glacial geomorphology on the Tibetan Plateau (TP) are mainly focused on the identification of glacial geomorphological features, the investigation of the paleo-glaciers' extents, and glacial chronology. However, little work has been done on the TP to infer the paleoclimate directely from the geomorphological features besides from paleo-glacier equilibrium line altitude (ELA). In recent years, it becomes possible to infer the paleoclimate using the glacier-physics-based models benifited from the development and applying of dating methods (CRN and OSL) and computor technologies (algorithm and GIS). In this project, we will use these technologies to build up a coulped glacier mass-balance model and ice-flow model, and run the model to simulate the paleo-glaciers in the area of Nyainqentanglha peak to infer the glacial paleoclimate since last glaciation. This is strongly based on the fully investigation, precisely GPS measurement and absolute dating (CRN and OSL) for the glacial geomorphological features distributted in the study area. By doing so, the project will not only try to infer the paleoclimate directely from the glacial geomorphological features, but also has more scientific merits in further understanding the Quaternary glaciation succession and the spatial difference of glacier distribution in the area of Nyainqentanglha peak.

冰川是气候良好的指示器，冰川前进与后退所留下的冰川地貌是研究第四纪历史气候的有效媒介。目前，青藏高原上从冰川地貌定量重建古气候条件的研究除了从推算古冰川物质平衡线的角度有所涉及外，利用日益成熟的冰川物理学模型模拟古冰川变化还没有广泛地开展起来。近年来，CRN和OSL对冰川地貌精确定年技术以及计算机算法和GIS技术的发展与应用，使得冰川物理学模型能更好地模拟古冰川变化和重建冰期气候条件。本项目将对念青唐古拉峰地区典型冰川谷进行冰川地貌调查、精确GPS测量以及CRN和OSL绝对定年；然后，利用GIS和计算机编程技术建立冰川物质平衡和冰川流动耦合模型对末次冰期以来冰川变化进行模拟,最终推断各相应冰期时的气候条件。本研究除了首次在念青唐古拉峰地区利用冰川物理学模型从冰川地貌学角度重建冰期古气候以外，还对全面查清该地区末次冰期以来冰川演化序列和深入理解该地区冰川发育的南北空间差异有重要的科学意义。

青藏高原以其高峻的地势及其受到亚洲季风和西风环流的影响使得其成为除南北极之外冰川最为发育的地区，堪称地球上冰川发育的第三极。这些冰川是维系周边国家经济发展和社会稳定极其重要的水资源宝库，同时也是研究冰冻圈演化极其重要的气候记录载体。与现代冰川研究相比，研究第四纪冰川对高原气候在较长时间尺度上对全球变化的区域响应方面具有明显的优势，因而青藏高原冰川一直受到国际第四纪冰川研究者的广泛关注。目前，青藏高原上从冰川地貌定量重建古气候条件的研究除了从推算古冰川物质平衡线的角度有所涉及外，利用冰川物理学模型模拟古冰川变化还没有广泛地开展起来。本研究利用10Be年代学手段约束念青唐古拉山西段的冰碛年代。已获得的样品测试结果显示该地区位于海拔4800-5000米沟口位置处的冰期垄形成于20.3±1.3 ka，也就是末次冰期盛冰期（LGM）的范围内。另外，本研究建立了一套适用于高原冰川模拟的物理学模型（耦合的冰川物质平衡和冰川流动模型），该模型可以模拟与地貌证据相一致的古冰川规模（尤其是古冰量），并且恢复冰期气候条件。利用此模型，结合冰川地貌的10Be年代学测试手段，该研究在念青唐古拉山西段开展了冰川与气候的敏感性研究，恢复了末次冰期以来古冰川及冰期时的气候条件。结果显示念青唐古拉山西段南坡深海氧同位素3期（MIS 3）冰川在山前汇合成为山麓冰川类型，而LGM时各自的冰川又退缩变为山谷冰川。在逐步降温的条件下，温度降低<2°C，该区内冰川类型为山谷冰川；>3°C为山麓冰川类型；2-3°C为过渡类型（宽尾冰川）。如降水不变，达到末次冰期盛冰期（LGM）和MIS3中期冰川规模需要温度分别降低2.3°C，3.2°C；LGM时降水是现在的30-70%，温度比现在下降2.9-4.6°C；MIS3时降水比现在的多40-100%，温度比现在下降1.8-2.5°C。这种利用冰川物理学模型从冰川地貌本身直接定量重建冰期古气候条件，是一种研究冰川地貌学的新方法，为能够深入理解冰川地貌学的气候学意义奠定了基础，并为研究冰期气候以及亚洲水塔演化历史提供了一个暂新的视角。