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其他野外工作

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2008年其他野外工作进展

时间:  2010-03-17 10:00  点击:   次
    2008年度还进行了其它的野外工作,主要归纳如下:
    1、构建和完善监测系统
    在我国三种类型冰川中选择6条典型冰川进行系统监测,以获得对不同类型、不同规模冰川对气候变化的响应机理研究和基于冰川动力学模拟的未来冰川变化预估的必要参数;选择3个干旱区典型流域进行内陆河流域冰冻圈水文过程观测(图),为研究冰冻圈变化对干旱区水资源的影响奠定基础;以长江和黄河源区为重点区域,通过冻土监测,为研究冻土变化过程中水热条件改变对冻土活动层-植被土壤层-近地表大气水循环的影响及其相互作用机理提供支撑。
 
    1)典型冰川监测
    从冰川性质和冰川规模角度考虑,选择了乌鲁木齐河源1号冰川、阿克苏河上游科其喀尔巴契冰川、珠峰北坡的绒布冰川、唐古拉山的冬克玛底冰川等4条大陆型冰川、贡嘎山的海螺沟冰川和玉龙雪山白水1号冰川等2条海洋型冰川和作为极大陆型冰川代表的祁连山西部的老虎沟12号冰川等7条冰川开展定位监测,7条典型冰川主要监测内容见下表。
 
表 在不同类型/规模典型冰川上已经开展的监测工作内容
 
冰川名称 乌鲁木齐河源1号冰川 科其喀尔巴契冰川 冬克玛底冰川 绒布冰川 老虎沟12号冰川 海螺沟冰川 白水1号冰川
地理位置 天山中段 天山西段 唐古拉山 珠峰 祁连山 贡嘎山 玉龙雪山
性    质 大陆型 大陆型 大陆型 大陆型 极大陆型 海洋型 海洋型
类    型 冰斗山谷冰川 托木尔型
山谷冰川
复式山谷冰川 复式山谷冰川 复式山谷冰川 山谷冰川 山谷冰川
面积(km2) 1.68 83.56 16.4 46.3 21.9 25.71 1.52
长度(km) 2 25.1 5.4 16.8 10.1 13.1 2.7
 



物质
平衡
花杆 48根 36根 24根        
观测周期 30天 30天 一年两次        
雪坑          
气象水文    
冰川厚度            
冰川温度            
运动速度          
表碛厚度          
冰川图测绘      
 



物质
平衡
花杆 48根 45根 41根 36根 57根 24根 20根
观测周期 30天 15天 30-60天 30天 15天 7天 30天
雪坑    
气象水文
冰川厚度  
冰川温度    
运动速度  
表碛厚度          
冰川图测绘
 
 
    2)典型流域综合观测试验
    针对项目中涉及到的流域冰川、冻土、积雪等冰冻圈要素及降水等水文过程综合研究的需要,结合上述典型冰川的监测,在干旱区选择了疏勒河、乌鲁木齐河和阿克苏科其卡尔三个典型流域,近2年完善和新建了上述三个典型流域冰冻圈综合观测系统:内容上包括冰川、冻土、积雪的冰冻圈全要素观测;空间尺度上从点-流域-区域尺度的观测,在点的观测上包括从大气?植被?土壤(含冻土)的能、水、气、生综合观测;在流域尺度上包括高山、中山和低山带的观测;在区域尺度上包括疏勒河流域、乌鲁木齐河和阿克苏科其卡尔流域不同冰川覆盖率的流域;这一观测系统为下一步研究流域冰冻圈变化对资源研究奠定了重要基础,也有望发展成为一个冰冻圈长期综合监测系统。
 
表 疏勒河、乌鲁木齐河和阿克苏科其卡尔三个典型流域观测项目表
 
类型 项目 乌鲁木齐河 阿克苏河 疏勒河
 
气象
温、湿、风、压 3套 9(3)套 3(3)套
降水(自计) 2套 9(3)套 6(6)套
降水(总雨量计)   3个 5(5)个
梯度观测 1套 1套 2 (2)套
涡动通量观测   1套 1(1)套
辐射观测 3套(总辐射) 2套 3(3)套 (4分量)
水文 水文点 3个断面 1个断面 7(7)个断面
国家水文站 2个断面 3个断面 1(1)个断面
冰川 参见上表
冻土 活动层温度湿度 3套 1套 3(3)套
深层地温 2套   2(2)套
积雪 积雪深度 1套 2套 3(3)套
植被 气象观测点植被调查   调查 调查
注: 1. 括弧内数据为本项目新增观测内容数
2. 国家水文站是指水利部设立的水文站,实验室可利用其断面数据
 
 
    3)典型地区观测、试验研究系统的建立
    围绕冰冻圈变化的生态影响和国际河流影响两个问题的研究,选择长江黄河源区作为冰冻圈变化的生态影响典型研究区域,选择喜马拉雅山区为冰川变化的国际河流影响研究的典型区域,分别构建了气象、水文、土壤和生态等多要素的综合监测体系。
    喜马拉雅山冰川水资源综合监测体系: 
    喜马拉雅山东西向长达2400km,必须从东到西选择关键区域布设冰川及其水文监测体系,才能较全面反映整个山系冰川变化及其影响的总体情况。项目选择南迦巴瓦峰、良岗康日、珠穆朗玛、杰玛央宗和纳木拉尼等主要区域,分别代表喜马拉雅山区东、中、西段典型冰川区,建立了冰川物质平衡、气象、水文监测系统。
    在珠穆朗玛峰绒布冰川,建立了冰川物质平衡、冰川水文和梯度气象观测体系,在海拔5200m、5500m、5800m和6000m架设6套自动气象站,并维护了早先在海拔6500m架设的自动气象站,已经获取了完整1年的气温、相对湿度、气压、风速、风向、冰温和辐射等气象资料。选择朋曲流域作为该地区水文加密观测区,在不同级别的支流上架设水文观测断面,在朋曲出境的陈塘架设了2个水文监测断面、1套小型气象站,结合冰川区域气候和物质平衡观测,以期了解流域范围内冰川分布对国际河流的影响。
    在纳木那尼冰川区,建立了水文、气象观测和航片校正体系。为研究纳木那尼冰川水文特征,在冰川末端架设了自动气象站,设置了一个水文断面。为准确调查冰川数量、面积,了解气候变化下近几十年来喜马拉雅山冰川变化,利用高精度gps在珠峰、阿里地区选取了50多个特征点以对航/卫片进行精确定位、校正。
    在南迦巴瓦峰则隆弄冰川,建立了气象、水文观测系统,2008年6-8月间在则隆弄冰川融水下游架设了一个水文监测断面,在冰川末端海拔近4000m处架设了一个自动气象监测站。
    此外,在杰玛央宗地区和良岗康日地区,初步考察了冰川基本参数提取、冰川变化和遥感地面验证等工作。
    上述考察和站点布设为后3年目标奠定了坚实基础。
    长江黄河源区冻土-生态-水文综合监测系统:
    选择多年冻土区的风火山流域,针对高寒草甸和高寒沼泽草甸生态系统不同退化程度构建活动层观测孔,并在观测场地分别架设气象观测站;在季节冻土区的达日流域,选择不同植被覆盖度情景的高寒草甸构建大气-植被-土壤水分和温度同步对比观测孔,架设雨量桶,气象观测利用达日县气象台站观测数据。由此,在2007-2008年间建立了多年冻土和季节冻土区以高寒草甸和高寒沼泽草甸为主要生态类型的冻土-植被水热耦合过程监测系统。
    选择风火山流域为多年冻土区典型观测流域,建立了高寒草甸不同退化程度的降水-径流观测场和3个50m2、200m2和400m2等不同规模的高寒沼泽草甸对比观测径流场;流域内布设4个支流出口水文观测断面和1个流域总控制观测断面,对流域径流过程实施同步观测;流域内在4500m、4700m和5100m处分别建立了雨量观测点,其中在4500m和4700m布设两个气象观测站;另外,在流域典型坡面上,构建了4个地下水观测孔。由此,建立了较为完善的流域冻土-植被-水文耦合过程的观测体系(表)。
 
 江河源区冻土-生态监测主要内容
 
监测系统 冻土类型 植被类型 盖度/退化程度 监测项目 监测设施
冻土-植被水热耦合过程监测系统 多年冻土区(风火山流域) 高寒草甸 5% 活动层温度、湿度、热通量;大气温度、降水、水汽压、太阳辐射、风向、风速 8个1.5m 活动层观测孔(项目新增2个),1个气象观测站
30%
65%
93%
高寒沼泽草甸 未退化 6个1.5m 活动层观测孔,1个气象观测站(属于项目新增)
中度退化
重度退化
季节冻土区(达日流域) 高寒草甸 10% 活动层温度、湿度;降水观测 8个土壤温湿度观测孔,2个雨量桶
50-60%
70-80%
>93%
流域冻土-生态-水文观测系统 风火山流域(多年冻土区) 高寒草甸 未退化 降水产流、壤中流、地下水位、河道径流量 4个5m×20m径流场(项目新增1个),5个河道径流观测断面(项目新增2个), 3个不同海拔雨量观测点(为项目新增),4个地下水观测孔
轻度退化
中度退化
重度退化
高寒沼泽草甸 原生植被 降水产流、壤中流、地下水位、河道径流量 3个不同规模径流场,3个地下水观测孔(均属于项目新增)
 
 
    冻土-生态观测试验与分析:
    冻土-生态水热耦合传输过程观测和人工气候模拟试验:利用不同植被类型和植被覆盖度大气-植被-土壤水热传输对比观测系统,分别在多年冻土和季节冻土区,开展植被覆盖变化对活动层和季节冻融层土壤水热传输和分布影响的对比观测和试验;在多年冻土区,构建了针对高寒草地生态系统的两种升温梯度的otc系统,分别在高寒草甸草地和高寒沼泽草地上布设了有三种温度情景2次重复的12组人工气候试验装置,开展不同升温梯度下,不同植被覆盖的活动层土壤水热要素变化的模拟观测和试验。
       水、土样品的理化分析测定:完成了345组样点调查土壤样品的理化性质、营养元素含量、土壤微生物(细菌、放线菌、真菌)数量和土壤酶(脲酶、过氧化氢酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶、蛋白酶)活性的实验室分析与测定工作;完成了不同典型流域264组水体样品的化学组成和稳定同位素的分析测定
    2、开展了大量的野外考察、调查和数据提取工作
    1)开展了大量的野外考察、选点设站工作,累积行程8万多km
    西北干旱区:在天山地区,分别对天山东端卡尔利克山的庙尔沟平顶冰川、中天山的奎屯52号冰川以及西天山青冰滩冰川和科其喀尔巴契冰川等开展了冰川考察,获取冰川变化资料。在祁连山地区,在疏勒河上游的老虎沟地区和石羊河上游的水管河地区开展了冰川测量与制图、雷达测厚和冰川水文、冻土钻孔和生态学调查,获取了构建分布式冰冻圈水文模式的重要参数。
    喜马拉雅山地区:分别对喜马拉雅东、中、西段典型冰川进行了考察选点,为布设冰川物质平衡、冰川水文和梯度气象观测选择典型监测冰川和流域。在西段,分别在纳木那尼和杰玛央宗地区开展了冰川-气象-水文综合科学考察,采用gps对冰川变化的遥感地面验证进行了数据采集。在东段,分别在喜马拉雅山最东部的南迦巴瓦峰地区以及中国-不丹边境的良岗康日地区开展了冰川-气象-水文综合科学考察,采用gps对冰川变化的遥感地面验证进行了数据采集。
 
 
    冈底斯山地区:以帕龙错湖区和郭董冈日山区为重点考察区域,对冰川、多年冻土分布、湖区生态环境等进行了考察。对郭董冈日山区 “野牦牛1号” 冰川采用探地雷达进行了厚度测量,并通过高精度gps对该冰川进行了测绘工作。同时对湖区多年冻土分布特征、第四纪冰川分布环境、湖泊历史水位变化等进行了考察和样品的采集工作;采集了连续时段河流、湖泊水质样品和高山区冰雪样品。
    冰冻圈地区树木年轮样本采集:在四川贡嘎山和玉龙雪山冰川以及新疆乌鲁木齐河源1号冰川和新疆庙儿沟冰川采集树轮样板,利用年龄宽度指数法和同位素分馏法获取树轮代用指标,尝试建立树轮代用指标-气象要素-冰冻圈要素如积雪日数、深度以及冰川物质平衡等的关系,以期用于无资料地区冰冻圈要素重建以及观测序列延长,已取得很有前景的结果。
    以上考察涉及到新疆、甘肃、青海、西藏、云南和四川6省区,累积行程超过8万km(图)。
 
 
    2)开展了大量的社会调查活动,获取问卷1.4万多份
    为了解冰冻圈作用与影响区自然环境和社会经济系统对冰冻圈变化影响的脆弱性和适应能力,遴选与冰冻圈密切相关的脆弱性和适应性评价指标,提出有针对性的适应策略,2007年底~2008年对新疆阿克苏河和乌鲁木齐河流域、长江黄河源区、喜马拉雅山地区、甘肃河西走廊、海洋性冰川地区和东北高纬度多年冻土地区进行了广泛的社会调查和实地考察(图),考察主要关注点包括:生态移民、      图 冰冻圈适应性社会调查地区示意图
生态旅游、生态系统退化、过渡放牧、水资源利用、农业生产、人为破坏草地、冰川变化等,共完成社会调查问卷14333份,其中,新疆阿克苏河和乌鲁木齐河流域6209份,长江黄河源区2040份,喜马拉雅山地区1112份,河西内陆河流域1128份,海洋性冰川区840份,东北高纬度多年冻土区3004份。收集已出版的地方社会经济统计资料86册。
                               
    3tsambagarav冰川冰芯钻取
    tsambagarav冰川属于第四纪冰川的残留物,位于蒙古西部阿尔泰山,冰川面积超过15km2,冰川厚度约90-100m,是中亚?流盆地最大的河流hovd河发源地之一。据初步分析,该冰川是研究北冰洋水汽和西风气流交互作用的理想场所。
    2008年6月5日-25日,由中国、韩国和蒙古三国科学家对tsambagarav冰川野外考察和冰芯钻探,共钻取冰芯40.18m,这是蒙古国境内的首次冰川科学考察,也是我国第一次从中国疆土范围外的其它国家获取冰芯(极地除外)。

 

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