中国天山冰川生态服务功能及价值评估研究

Due to special space-time distribution and the change process, mountain glaciers have a variety of important and unique ecological service function. That’s a material foundation and a Characteristic culture foundation for the ecological environment and the sustainable development of social economy foundation, is also a kind of irreplaceable and irreversible scarce resource. Existing researches of glaciers are more focused on Natural attributes of process mechanism aspects such as distribution, melting/accumulation, runoff recharge and so on, but the research on ecological environment attribute and social attribute is not comprehensive, especially for glacier service functions and the estimated value research such as ecological environment and human welfare rarely involved. That limits the related cognition of public and the policy makers. So this study based on the glaciers in Tianshan, China identify the change process of mountain glacier and the law of spatial and temporal differentiation, and scientifically construct the ecological service function index of mountain glacier, using glaciology, ecological economics, environmental science and other multi-disciplinary theory as a guide through field observation, experimental analysis, reference carding and other means. This paper evaluates the ecological service value of glaciers in the study area and analyzes the dynamic characteristics of glacier ecological service value in the study area by using various ecological service value evaluation methods and GIS spatial analysis techniques , then reveals the impact mechanism of mountain glacier change on ecological service function. It aims to improve the recognition and protection awareness of glacier ecological service function, and provides scientific basis for the ecological security, environmental protection and sustainable use planning and management of resources. At the same time, it has certain theoretical value to improve the global ecosystem service function research.

山岳冰川因特殊的空间分布和变化过程，具有多种重要而独特的生态服务功能，是生态环境和社会经济可持续发展的物质基础和特色文化基础，是一种不可替代和不可逆转的稀缺资源。目前冰川研究多集中于分布、消融/积累、径流补给等过程机理方面的自然属性研究，而对生态环境和社会属性研究还不全面，尤其对生态环境和人类福祉等服务功能及其价值估算研究较少，局限了公众和决策者的相关认知。本研究拟以中国天山区冰川为研究对象，以冰川学、生态学、环境经济学等学科理论为指导，通过野外观测、室内检测等手段，辨识冰川变化过程及时空分异规律，构建山岳冰川生态服务功能指标框架体系；采用多种服务价值评估方法和GIS空间分析技术，估算研究区冰川生态服务价值并分析其动态特征，揭示山岳冰川变化对生态服务功能影响机制。旨在全面客观认识冰川生态服务功能，提高冰川生态服务功能的认知度和保护意识，为冰冻圈生态安全和资源可持续利用与管理提供科学依据。

山岳冰川是干旱区人口资源环境和社会经济可持续发展的物质基础和特色文化基础，具有独特且无法替代的生态服务功能，尤其对生态环境和人类福祉等服务功能及其价值估算研究较少，局限了公众和决策者的相关认知。本研究基于冰川编目数据分析近50年中国天山冰川面积和冰储量变化特征；借助MODIS、TRMM等多源遥感数据，通过构建气温、降水的OLS空间降尺度模型，精准刻画天山产流区气温和降水的时空变化特征，并以此驱动分布式冰川物质平衡模型模型，从物理过程视角定量描述冰川表面能量和物质量的转化；构建了山岳冰川生态服务功能体系，结合单位面积服务功能价格法和当量因子法，评估研究区冰川年生态服务价值。研究结果显示：（1）近20年中国天山各流域产流区气温变化各异且均呈升温趋势，其中吐-哈流域、塔里木河流域、伊犁河流域、准噶尔流域的气温倾向率分别为0.47、0.35、0.24、0.21℃/10a。各产流区降水时空分布各异，其中伊犁河流域降水呈减少趋势而其他流域降水均有所增加。（2）近50年来研究区冰川面积减少了1274 km2，退缩率为13.9%，年平均冰川储量减少约4.08×109m3。本世纪以来天山冰川整体上呈持续消融且不断加强的负平衡状态，2000-2010a为持续性增强而2010-2018a波动性减弱。吐-哈流域和塔里木河流域冰川亏损较强，分别为-498.35、-458.29mm w.e.；准噶尔流域和伊犁河流域冰川亏损较弱，分别为-199.49、-331.10mm w.e.。（3）研究区冰川物质能量转化过程主要发生在5-8月，期间消融量占全年的89%，5-9月期间耗热量占全年的90%左右，；7月份冰川区总蒸发/升华量占全年的16%。（4）研究区冰川年生态服务价值为245亿元，水文调节和水资源供给功能服务价值分别占总价值的51.18%和39%。比较分析冰川、森林、草地和湿地生态系统不同服务价值所占总价值比例发现，淡水资源供给/实物生产和生态调节功能在生态系统中均占绝对贡献率。研究结果较全面客观描述和分析了冰川生态服务功能，有助于提高冰川生态服务功能的认知度和保护意识，也可为为冰冻圈生态安全和资源可持续利用与管理提供科学依据。