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基于温度的淋溶模式研究-乌鲁木齐河源1号冰川的演化过程

时间:2023-08-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:图5.15消融期间雪层离子总浓度与雪层表面温度的变化情况由此可见,T1和T2对PGPI观测点而言是2个重要的温度参数,即一旦雪层上部的气温达到-3.6℃,雪层开始淋溶;当温度达到0.3℃,一年新积累的物质可能被融水全部淋溶掉。因此,基于温度与淋溶过程的关系,在气温参数模型的基础上,尝试建立淋溶过程与温度之间的关系,称之为淋溶模式。

基于温度的淋溶模式研究-乌鲁木齐河源1号冰川的演化过程

在许多情况下,温度可以作为表示淋溶过程的一个指示剂。若能确定空气温度与淋溶过程的定量关系,以此作为一种评估淋溶强度的手段,将对评估某一地区冰芯质量的应用具有重要意义。我们曾用定性比较的办法,尝试建立淋溶作用和温度的关系。雪层离子总浓度(5IC)变化可以反映整个雪层的淋溶情况。根据每周一次的雪坑化学资料,对其进行加权计算就可得到5IC值。5IC值低表示雪坑中的化学离子受到的淋溶强度大,5IC值越高表明受到的淋溶作用越小。图5.14为消融期间雪层离子总浓度(5IC)与雪层表面温度的变化情况。可见,2003年消融期末(8月中旬),5IC值为985 ng/g。2003年冬季5IC值开始逐渐增加,2004年春季期间快速升高,至5月初时达到最高值,此时浓度为5883 ng/g。5月初,当雪层中上部的大气平均温度达到-3.6℃(T1)时,雪层浓度开始逐渐降低。随着温度进一步升高,5IC值不断降低,7月初当大气平均温度达到0.3℃(T2)时,雪层上部产生大量融水,造成的大多数离子受到不同程度的淋溶,此时,5IC达到最低值,此时的浓度甚至低于2003年秋季的浓度,表明自2003年秋季以来雪层积累的物质已受到严重的淋溶。

图5.15 消融期间雪层离子总浓度(TIC)与雪层表面温度的变化情况

由此可见,T1和T2对PGPI观测点而言是2个重要的温度参数,即一旦雪层上部的气温达到-3.6℃,雪层开始淋溶;当温度达到0.3℃,一年新积累的物质可能被融水全部淋溶掉。从图5.16可见,5IC和温度在消融期间呈现出明显的负相关关系(R2=0.36,N=19,P<0.01)。

图5.16 消融期间雪层离子总浓度(TIC)与雪层表面温度的线性关系(www.xing528.com)

随着研究的不断深入,探讨温度和淋溶过程的定量关系成为我们关注的重点,我们尝试利用温度参数建立雪坑化学成分的淋溶模式,即构建温度影响下的雪冰离子变化模型,从而建立温度与淋溶过程的量化关系(图5.17)。

图5.17 基于温度参数的淋溶模式

冰川区或积雪覆盖区,冰雪通过积累和消融作用,会影响流域的水文状况,从而导致该流域水文出现明显的季节变化或者日变化,而对径流变化的模拟很大程度上取决于消融过程。因此,消融模型经常被用于预测雪冰融水径流和冰冻圈大气变化。一般来讲,消融模型基于两种理论:一是能量平衡模型,尝试通过建立热平衡方程对消融进行量化;二是温度参数模型,通过建立气温与消融率之间的关系达到消融量化的目的。后者首次应用于山地冰川是在1987年,此后被广泛地应用于其他区域的研究。温度参数模型之所以能够被广泛地应用于消融过程的模拟,原因有4点:①气温数据的易获取性;②气温易进行插值和预测;③有较好的模型显示;④计算简便。温度参数模型较广泛的使用领域是用于消融对汛期洪水的预测和水文模型。大部分径流模型,例如HBV模型、SRM模型、UBC模型和HYME5模型等,都是基于温度模型建立的。温度参数模型还为冰川动力学模型提供物质平衡,并用于预测冰川物质平衡对气候变化的响应。

在中低纬度冰川区,气温对淋溶过程的影响十分显著,这种影响主要通过气温影响消融量的大小,进而影响到淋溶过程。因此,基于温度与淋溶过程的关系,在气温参数模型的基础上,尝试建立淋溶过程与温度之间的关系,称之为淋溶模式。

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