冰芯钻取地点气象要素与冰芯记录形成过程及其分辨率的关系研究

For the vast majority of mountain glaciers speaking, much useful environment information in fresh snow have to be leached out with melt water before they were preserved in glacier ice, which result in interpretation difficulty of chemical record. In this process, meteorological factor is the important parameter to influence ablation. With the global glacier melting speed up and more and more ice core were drilled in low- middle latitude mountains, it become one of the hot topics in ice core and snow - ice modern process research to explore the relationship between ice core record formation process and meteorological elements. Take Tianshan Glaciological Station as support, Urumqi Glacier No.1 and Qilian Mountain Glacier No.11 as study object, based on long-term observation research and data accumulation, this project shows modern analytical methods, combined with meteorological data, snow-pit chemical data and a wider range of ice core proxies gives rise to useful climatic interpretations from ice cores that suffer seasonal melting, which was aimed to explore the elution process and its characteristics in different weather conditions, examine the influence of ice core resolution under meteorological factors, futher for providing quantitative basis to judge the quality of ice core, choose ideal location for ice core drilling, and revise the ice core record from imperfect region.

大多数山岳冰川，其降雪中的各种物理、化学信息在转化为稳定的冰芯记录之前，都要经历融水渗浸和迁移影响下的离子淋溶过程，进而导致冰芯记录分辨率降低和解释困难。气温等气象要素是影响淋溶过程的关键。随着全球冰川加速消融，中低纬度山岳冰芯数量日益增加，探究淋溶过程对冰芯记录影响的普遍规律，在雪冰现代过程及冰芯研究中已刻不容缓。本项目以天山冰川观测实验站为依托，以乌鲁木齐河源1号冰川、祁连山十一冰川为研究对象，基于多年观测研究和资料积累，进行气象要素观测分析、雪冰化学过程和冰芯记录综合对比分析，开展气象要素对冰芯记录形成过程及其分辨率的影响机理研究。旨在查清不同气象条件下，淋溶作用的发生过程和特征，及其对冰芯记录分辨率的影响规律，以此判断冰芯记录的优劣，进一步为未来冰芯钻取地点的选择提供量化依据，并对取自非理想区域冰芯中的气候环境记录进行修正，为冰芯记录更好地解释全球或区域尺度气候环境变化服务。

大多数山岳冰川，其降雪中的各种物理、化学信息在转化为稳定的冰芯记录之前，都要经历融水渗浸和迁移影响下的离子淋溶过程，进而导致冰芯记录分辨率降低和解释困难。气温等气象要素是影响淋溶过程的关键。随着全球冰川加速消融，中低纬度山岳冰芯数量日益增加，探究淋溶过程对冰芯记录影响的普遍规律，在雪冰现代过程及冰芯研究中已刻不容缓。本论文以天山冰川观测实验站为依托，以乌鲁木齐河源1号冰川为研究对象，基于多年观测研究和资料积累，进行气象要素观测分析、雪冰化学过程和雪冰记录综合对比分析，开展气象要素对冰芯记录形成过程及其分辨率的影响机理研究。基于乌鲁木齐河源1号冰川海拔4130m处多年连续雪坑化学资料，对该处雪坑化学离子浓度的变化规律进行了分析总结：对雪坑化学离子在干湿季的浓度变化值进行主成分和特征值分析，得到沉积和沉积后过程对离子浓度的影响。在干季，雪坑化学离子因受到不同的沉积后过程影响，变化相对独立；在湿季，融水对所有离子的影响起到绝对作用。结合同期气温和降水资料，建立了气温影响下雪坑离子浓度的变化规律和变化模型：得到消融期雪坑中离子浓度其实是关于消融量与离子损失率的指数函数，而消融量又是度日因子和正积温的函数，因此，可通过建立模型得到正积温与雪坑离子浓度的关系模型，进而对淋溶过程进行模拟。通过污化层（化学离子浓度峰值）的演变探究了冰芯记录的形成过程，得出，尽管受到消融的影响，乌鲁木齐河源1号冰川化学离子依然能以1年为分辨率形成冰芯记录。对比同期的气温和降水资料，得到该过程受气温影响十分显著。