祁连山高山区降水量的重建及其变化研究

Precipitation is an important one of climate indicators in the region, it affects many activities on the regional social and economic, particularly it is the most important basis in the arid region of Northwest China. Most of the instrumental precipitation records are under 60 years, so that we are need to look for different kinds of proxies in some media by reconstruction.One of the most useful media in high-fidelity reconstruction of precipitation is Ice core record,which is due to the less affected by the deposition process. This project intends to drill some shallow/deep ice cores in the firn basin on the Glacier Laohugou No.12,Qilian Mountain. Based on the data from the eddy-covariance(EC) , the automatic weather station(AWS) and snow-ice process observation at the accumulation region(5040m a s l.), the devaporation/sublimation on the surface of glacier are calculated, and the annual evaporation/sublimation are obtained. We would reconstructive the precipitation,which equals to the annual evaporation/sublimation plus net accumulation from ice core records. Base on the comparative analysis of precipitations records reconstructived from ice cores,tree rings,lake cores and stalagmites in the northern margin of the Tibetan Plateau, we'd carry out spatial and temporal distribution of regional precipitation changes and Driving Factors. Thus it will set up the foundation for the mechanism and theories of climate change in the mountainal regions of the Northwest China.

降水量是一个区域的重要气候指标，对区域的社会经济各个方面都有着重要的影响,特别在我国西北干旱区甚至具有"牵一发而动全身"的作用和意义。但大部分器测降水记录不超过60年,因而需要利用不同的代用指标进行重建。冰芯记录由于受沉积后过程影响较小，在降水重建中保真度高而具有优势。本项目拟在祁连山西段老虎沟12号冰川粒雪盆提取数支浅孔和透底冰芯，基于祁连山站粒雪盆已有自动气象站资料和现场雪冰现代过程观测，计算冰川表面蒸发/升华量，结合冰芯净积累量反演结果，定量重建该地区近2000年降水量变化序列，揭示其历史变化规律；通过与青藏高原东北缘地区已有的冰芯、树轮、湖芯和石笋等反演的降水记录对比分析，开展区域降水时空分布变化及驱动因素研究，进而为高寒山区的气候变化机理研究奠定数据和理论基础。

冰芯记录由于受沉积后过程影响较小，在降水重建中保真度高而具有优势。本项目在祁连山西段老虎沟12号冰川粒雪盆海拔5100m处钻取了一支171m透底冰芯，完成了阴阳离子、氢氧同位素、β活化度、210Pb、14C测试，获得了一大批宝贵的数据。基于祁连山站粒雪盆已有自动气象站资料和现场雪冰现代过程观测，计算冰川表面蒸发/升华量，初步估算了冰芯净积累量与实际降水量相差20%左右。降水量重建结果显示，老虎沟12号冰川积累区平均降水量为310mm,降水变率为41%。老虎沟冰川区积累量与周边的敦德冰芯、唐古拉山脉各拉丹冬冰芯的对应时期冰川累积量、青藏高原东北部黄河源区的多个气象站点的平均实测降水，以及与研究区临近格点的PDSI干旱指数同时期的变化过程对应较好。老虎沟冰芯对于祁连山西段区域降水变化研究具有一定的空间代表性。与低山区气象资料(肃北站)相比之下，祁连山老虎沟冰芯的积累量反映的降水变化趋势(1980年前后的减小)更为明显，意味着高海拔冰芯对区域内气候变化的响应可能更为敏感，与较低海拔处降水记录相比，冰芯积累量变化幅度更为显著,而且高原冰芯积累量的变化可能超前于周围地区。大气环流与水汽通量分析揭示：老虎沟冰芯净积累量与NAO、中亚地区位势场高度和气压的正相关表明西风环流有利于水汽向老虎沟地区输送，增大降水几率；而蒙古气旋阻碍北极气团南侵和西风环流北推，使得水汽输送减少，抑制降水。老虎沟冰芯稳定氧同位素与周遭气象台站、500hpa中国北方气温有较好的相关性，表明该指标对气温变化的较好指示性。冰芯稳定氧同位素序列揭示出高山区气温较平原器测气温波动更为强烈，其揭示出的增温速率高于周遭平原气象台站、祁连山区、青藏高原、中国乃至全球气温变率。大气环流分析表明：夏季蒙古地区出射长波辐射增大将加深蒙古低压，增大气压梯度使得西风环流北推减少冷空气输送、同时抑制北极冷气团南侵利于升温。风场及位势场高度分析揭示：老虎沟地区二十世纪八十年代中期以来的变暖可能与蒙古反气旋引起的东风热气流西进有关。本研究以冰芯为介质，补充丰富了高山区长时间序列降水、气温变化，其开展的的环流机制工作有益于认识气候成因。