典型冰碛湖水量平衡研究——以喜马拉雅山北坡龙巴萨巴湖为例

摘要

冰冻圈是地球表层及气候系统重要组成部分，是气候变化敏感的指示器和“预警器”。冰川和冰湖是冰冻圈的重要组成部分，其广泛的分布、巨大的淡水存储和显著而频繁的水热交换，对地球大气环流、地表径流及水循环、海平面变化、自然环境演变及地壳运动产生重要的影响，与人类社会发展也有密切的联系，而冰湖又是高山寒区气候变化的灵敏指示器和诱发山地冰湖溃决洪水（GLOF）或泥石流的灾害源。本研究基于地形图、遥感影像、两期冰川编目数据和龙巴萨巴冰湖野外观测数据，系统分析了近30年来给曲流域冰川与冰湖时空变化特征，以龙巴萨巴冰湖为例，模拟了湖盆形态，计算并分析了龙巴萨巴冰湖水量平衡各因素变化特征及气候变化-冰川变化-冰湖变化间耦合关系与作用机理。
　　本研究主要内容包括：⑴2016年给曲流域共发育冰川95条，总面积125.92 km2，冰储量约9.89 km3。以面积介于0.1～0.5 km2的冰川发育最多，流域冰川集中分布于海拔5900～6000 m之间，以朝北向冰川最为发育。给曲流域共发育冰湖29个，总面积为6.39 km2，集中分布于海拔5400～5800 m之间，小规模（<0.1 km2）冰湖发育最广，自1975年冰湖变化呈持续扩张态势，2000年以后扩张速率明显加快，2016年冰湖总数量显著减少，3个冰湖因得不到冰川融水补给消失。此外，利用冰湖溃决概率计算了给曲流域冰湖溃决概率，其中龙巴萨巴冰湖溃决概率为0.296，即溃决概率非常高。⑵对龙巴萨巴冰湖定期监测发现，湖区气候具有明显的季节特征。每年8月中旬气温开始降低，在次年1月中旬出现最低气温，2月底气温开始回升，气温日回升率为0.15℃/d。为准确计算龙巴萨巴冰湖库容量，利用水深测量的离散点数据和冰川中流线海拔坡度，基于场模型原理采用不规则三角网（TIN）模拟了龙巴萨巴冰湖湖盆，经计算龙巴萨巴冰湖库容量为0.61×108 m3。水位监测发现，冰湖水位变化亦具有明显的季节性，呈夏秋高冬春低特征。对龙巴萨巴冰湖面积和长度进行了逐年分析，结果显示：冰湖面积变化与长度变化具有高度一致性，即冰湖沿冰川退缩的方向扩张，冰湖与冰川水热交换过程中对冰川具有强烈的侵蚀作用，加速了冰川消融。⑶对龙巴萨巴冰湖水量平衡各因素计算并系统分析发现，龙巴萨巴冰湖湖区集水区面积42.64 km2，而冰川占总面积的70.61％，湖区陆面集水区面积12.22 km2，仅占流域总面积的28.66%。根据计算的冰川融水径流通过冰湖水量平衡过程分析可知，若忽略地下水补给（或渗出）量及误差，寒冷干旱季节冰湖出水口流量约维持在1.84×103 m3/d，而湖区进入雨季后出水口流量呈迅速增加趋势，日均流量为9.44×105 m3，且日均增加速率为3.42×104 m3/d。通过水量平衡方程计算各龙巴萨巴冰湖水量平衡各因素所占比例，发现研究时段内龙巴萨巴冰湖湖区降水量仅占冰湖水量总收入的0.07%，而冰川融水径流量则占水量总收入的99.93%；水量支出则以从出水口流出为主，占冰湖水量总支出的99.56%，而湖面蒸发量则仅占水量总支出的0.44%。⑷龙巴萨巴冰湖水量平衡过程存在明显的季节性。12月到次年2月期间，冰湖处于封冻期，总体趋于水量负平衡。受西风环流影响，龙巴萨巴冰湖区在此期间属于干冷季节，降水稀少，冰川径流及太阳辐射等皆减小，而在动态平衡过程中，冰湖以减少出水口流量作为冰湖水量平衡动态的反馈。4月底至10月份随着南亚季风逐渐增强，其携带的暖湿气流给龙巴萨巴冰湖区域带来较丰沛的降水，并以短时强降雨为主，这引起龙巴萨巴冰湖水位升高、水量增加，同时气温上升增加了冰川表面温度，加速冰川消融。

目录

声明

西北师范大学研究生学位论文作者信息

1 绪论

1.1 选题背景及研究意义

1.2国内外研究现状与进展

1.3 研究内容及创新

2 研究区概况与数据处理

2.1给曲流域概况

2.2龙巴萨巴冰湖概况

2.3数据处理

3 给曲流域冰川冰湖变化

3.1冰川变化

3.2冰湖变化

3.3冰川变化与冰湖变化间耦合关系

4 龙巴萨巴冰湖变化及其水量平衡研究

4.1龙巴萨巴冰湖时空变化特征

4.2龙巴萨巴冰湖野外监测

4.3龙巴萨巴冰湖库容计算

4.4龙巴萨巴冰湖水量平衡

4.5水量平衡特征及其对未来情境下气候变化的响应

5 结论与展望

5.1 结论

5.2展望

参考文献

附录

致谢