作为塔里木河流域下游重要组成部分,车尔臣河发源于木孜塔格峰,是阿尔金山最大的内陆河流,它的生态状况直接关系到塔里木河流域的可持续发展,其核心就是水资源可持续利用问题。车尔臣河径流主要在流域上游山区形成,而目前对车尔臣河上游的山区降水及冰川水资源方面的研究还处于空白状态。因而,本项目选择车尔臣河流域,以认识流域水资源在山区水循环中形成、运移、转化为核心,进行冰芯记录、冰川和山区水资源变化的综合集成研究,既具有较强的科学性,又符合塔里木河流域综合治理的国家目标。本项目拟在木孜塔格峰冰川钻取冰芯,从其重建近500年降水、温度变化序列,构建车尔臣河流域近期的气候变化框架,揭示西风带降水的变化规律;在车尔臣河上游地区进行降水的梯度观测,明确山区降水变化的规律和特点;以典型冰川基本作用过程研究为基础,结合气候变化的特点,阐明区域冰川变化对水资源的影响;综合评估全球变暖对该流域水循环和水资源的影响。
Cheerchen River;glacier;precipitation;ice core;water resource
2010和2011年课题组成员考察了阿尔金山车尔臣河流域,监测了冰川变化,沿流域不同海拔架设了雨量计,已取得1年数据,发现在阿尔金山自然保护区,沿海拔升高,年降水呈增加趋势,平均降水约220mm,而木孜塔格冰川近年基本保持稳定。2011年在阿尔金山木孜塔格峰海拔5900处钻取了一支41米长的冰芯,该冰芯共被分成1350个样品,样品用来分析氧同位素比率及离子变化,在此基础,完成了冰芯定年,重建了阿尔金山地区过去160年当地温度降水变化,弥补了阿尔金山周围10多万km2没有气象气候资料的空白。同时分析了青藏高原夏季降水变异的主要模态及其特征,发现高原夏季降水的第一模态由南至北呈正负分布,由此提出了高原中东部夏季降水南北双极振荡的概念,即以高原中部唐古拉山为界,其两侧的降水变异符号相反,在众多大尺度气候因子中,高原夏季降水第一模态型唯独与同期北大西洋涛动(NAO)关系密切,影响高原夏季降水双极振荡模态的关键区域主要集中在北大西洋,NAO异常通过波列的传播影响西风急流位置、强度,进而作用于高原地区环流系统,引起在NAO弱年份,增大了从孟加拉湾向高原南部的水汽输送能力,结果是有利于高原低涡和切变线向南发展,造成高原南部降水偏多,而高原北部降水偏少。在NAO强年份,上述情况基本相反。在此项目的支持下,课题组成员通过对青藏高原中部的普若岗日冰芯记录的微粒和氧同位素分析,结合该冰芯中植物残体的14C测年,获得了7.5ka以来的气候变化记录(分辨率为50a)。结果表明,普若岗日冰芯氧同位素比率反映的温度变化,同中国其它大的温度框架记录比较一致,但其提供了更为翔实的气候事件,证明青藏高原中全新世气候极不稳定,期间有多次气候突变和冷事件,冷事件都出现在准2500a周期的冷相位,并同青藏高原冰川前进相对应。预测冰川水资源变化需要对冰川变化进行数值模拟,因此在本项目的支持下,课题组成员探索性利用数值方法模拟了天山乌鲁木齐河源1号冰川,发现在气候变暖背景下,山地冰川会加速退宿,最重要的是训练了一支队伍,期望未来能对西北内陆河流域的冰川进行数值模拟,以达到对冰川水资源变化的充分认识。