消融期冰川区CO2通量变化定位研究

冰川面积占全球陆地面积的11%，其消融变化对大气CO2循环的影响及CO2交换对冰河水质的作用研究已经逐步开展，但未加详细论证，目前的研究多局限于定性描述。为此，本项目在已有陆地生态系统，尤其是山区和极地生态系统CO2通量研究的基础上，对消融期托木尔峰南坡科其喀尔冰川裸冰区和表碛物区大气CO2通量进行监测，分析不同下垫面大气CO2通量的变化特征及其影响因素，并辅以遥感数据，评估整个冰川消融区CO2通量；同时，进行冰面径流场冰川冰和融水的采样分析，研究固态冰-液态水转化过程中水体化学组成的变化，尤其是CO32-/HCO3-的浓度变化，并利用化学物质平衡原理计算融水径流过程中大气CO2的沉降量，对比分析CO2通量数据校正结果，揭示大气CO2对冰河水质化学的影响及反馈作用。从而为精确地评估冰川变化对大气CO2循环的影响提供参考依据。

按项目计划书要求开展相关工作，以消融季节典型冰川区——天山科其喀尔冰川消融区大气CO2通量基本观测入手，对典型下垫面，即裸冰区和具有表碛物覆盖的冰川区冰—气界面大气CO2通量进行连续监测。利用梯度法对裸冰区和表碛物分布区大气CO2通量计算，2012年大气CO2垂直通量平均值分别为-0.05和-0.07μmol m−2s−1，表明冰川消融季节，因冰川融水径流形成过程中存在水岩相互作用，产生没收大气CO2的现象。同时，计算分析了冰内包括气体中CO2因冰川消融作用，释放到大气中的CO2量仅相当于期间没收大气CO2量的~1.16%，可以忽略不计。利用度日因子模型计算裸冰区冰川日消融量，基于裸冰区CO2通量与冰川消融量之间存在显著的线性关系和表碛物分布区CO2通量稳定波动的特点，在GIS支持下，2012-5-4至9-24期间，天山南坡科其喀尔冰川消融区大气CO2没收量约−1.23±0.17 mmol m−2d−1。此成果已经被Annals of Glaciology（http://www.igsoc.org/annals/55/66/accepted.html，文章编号66A060）接受待发。另外，采用目前国际上阿尔卑斯山和极地冰川区CO2通量变化常用的计算方法，即冰川区可溶性离子的物质平衡方法计算了研究区2011-6-27至2011-9-30夏季水化学侵蚀过程中大气CO2没收量，结果表明，科其喀尔冰川区产汇流过程中地壳源溶质通量为213.65 kg• (km2•d)–1，占河水中总溶质通量[398.65 kg• (km2•d)–1 gross]的53.59%；源于冰川融水及地下水补给的溶质通量分别占总溶质通量的17.57%和4.16%；没收大气CO2形成的可溶性溶质占24.68%，为此，没收量CO2量为70.98±5.3 kg•C• (km2•d)–1，略高于梯度法计算的-54.12±7.48 kg•C• (km2•d)–1。这主要是因为梯度法计算大气CO2通量时，简单考虑冰川表面与大气之间的CO2交换，忽略了冰内和冰下几何通道中径流产汇流过程存在水岩作用而没收的CO2。这也在一定程度上验证了上述梯度法计算冰面CO2通量的可靠性。若以此值估算我国所有山地冰川消融期CO2通量，约为（4.21±0.31）×1000t•d−1，表明夏季冰川区是一个显著的碳汇。