东帕米尔冰芯气候记录与冰川水资源研究

The East Pamir is located in the arid central Asia. The development and survival of ecological environment and human are closely related to the condition of available water resource which is directly influenced by the variations of climate and glacier water resources (GWR). Therefore, research about the variations of climate and GWR is very significant. In this project, we plan to systematically survey the variations of temperature, precipitation and glacier accumulation at different altitude areas, and reveal the relationship of the glacier mass balances (MB) with temperature and precipitation and their variation characteristics with altitude. Combining with the survey of glacier accumulation and meltwater runoff, the response mechanism of GWR to variations of climate and glacier MB will be clarified. On the other hand, we plan to detect and analyze the ice core stable isotope and accumulation, and rebuild the variations of regional temperature and precipitation at high-altitude areas over the Little Ice Age (LIA). On basis of the relationship between the glacier MB variation and the variations of temperature and precipitation and their variation characteristics with altitude, the general variation characteristics of climate and glacier MB over the LIA at the East Pamir will be revealed. Then based on the response mechanism of GWR to the variations of climate and glacier MB, we attempt to reveal the variation characteristics of GWR over the LIA, and estimate its impact to regional available water resource with climate change. This will provide scientific basis to forecasting the variation trends of regional glaciers and water resource under the climatic condition in the future.

东帕米尔地处中亚干旱区，区域生态环境及人类生存发展与可利用水资源状况密切相关，而后者受气候与冰川水资源变化直接影响。因此，对该地区气候与冰川水资源变化的研究具有重要意义。本项目拟通过系统监测该地区不同海拔高度处温度、降水及冰川积累量变化，建立冰川物质平衡与温度和降水的关系，并揭示三者的海拔梯度变化特征；通过冰川物质平衡和融水径流观测，揭示冰川水资源对气候与冰川物质平衡变化的响应机制。通过分析测定冰芯稳定同位素及积累量，重建高海拔区小冰期以来温度与降水量变化，并依据二者与冰川物质平衡的变化关系及其海拔梯度效应，恢复东帕米尔地区小冰期以来气候与冰川物质平衡的整体变化特征；进而结合冰川水资源对气候与冰川物质平衡变化的响应机制，恢复该地区小冰期以来冰川水资源的变化特征，评估气候与冰川水资源变化对区域可利用水资源的影响，从而为该地区未来气候条件下冰川、水资源变化趋势的准确预测提供科学依据。

东帕米尔地区气候干旱，生态环境脆弱。温度、降水与冰川变化直接决定了区域水资源可利用状况。本项目有针对性的对该地区降水、温度、冰川物质平衡等气候环境要素进行系统监测，并开展冰芯长期气候环境记录研究，揭示了该地区各气候要素的变化特征、机制及气候演化的模式，初步弄清了区域冰川水资源的变化特征及与可利用水资源的关系。.现代气候过程方面：通过近3年来对不同海拔处降水的高分辨率监测发现，该地区降水主要发生在夏半年(4~10月)，且海拔越高，该降水年分布特征越明显。在海拔5800m以下，年均降水量随海拔升高而增大，但并非线性关系，而是随海拔升高呈阶梯型跳跃升高趋势。在海拔5800m以上，降水量随海拔升高逐渐下降。近3年来，海拔2000m以下平原地区降水有所减少，但高海拔山区降水增加，对整体水资源维持有利。区域降水稳定同位素值与温度有较好的正相关性。对该地区自南到北的红其拉甫冰川、慕士塔格15号冰川、康希瓦冰川和木吉冰川的物质平衡观测发现，近3年来该地区冰川整体呈亏损状态，降水的增多已抵消不了温度升高导致的冰川亏损。降水量的增大与冰川的加速消融，使冰川水资源增加，对区域可利用水资源有利，但不利于冰川水资源的长期维持。.长期气候记录方面：基于扩扩色勒冰川钻取的长近170m冰芯，恢复了该地区近480年来的气候与冰川水资源变化特征，揭示了气候冷-干、暖-湿的总体演化模式。结果显示，16世纪中期，区域温度较高，降水较大，冰川净积累与冰川水资源状况较好。17世纪至20世纪中期，区域温度整体较低，冰川以积累为主，冰川水资源状况较差。自20世纪80年代开始，区域增温强烈，冰川积累减弱，冰川水资源增加。自2000年至2012年，温度降低，冰川以积累为主，冰川水资源状况相对变差。.综合分析东帕米尔地区气候变化特征与长期演化模式可发现，该地区近3年来气候整体呈暖湿化，冰川亏损式消融，冰川水资源丰沛，对下游水资源利用和生态环境有利，对未来冰川水资源的稳定发展不利。但长期而言，该地区夏半年为主的降水特点与冷-干、暖-湿型气候演化模式，有助于区域水资源与生态环境的稳定发展。东帕米尔地区各气候环境要素变化特征、机制及气候变化模式的确定，为区域冰川与可利用水资源的长期变化研究和评估奠定了基础，为区域生态文明建设与可持续发展政策的制定提供了科学依据。