乌鲁木齐河源1号冰川的淋溶模式及演化过程

实际上，消融量可用以下公式（Gottlieb，1980；Lang，1986；Braun et al，1994）进行表达：

此处，M代表每日消融量，Td代表某日正积温，T0是消融开始发生的临界温度，fm是消融因子，此处用度日因子替代消融因子进行消融量的计算。关于消融开始发生的临界温度，不同的文献有不同的解释。Kuhn等（1987）认为因一些测量误差等不确定因素，淋溶过程的发生并不一定在＞0℃的条件下，而Braithwaite（1995）等的研究却观察到一个明显的趋势，当气温为0℃时，消融即会发生。

许多研究表明，离子淋溶具有优先选择性。这与离子的特性、粒雪化过程中离子的相关作用等有关。然而，目前关于微观物理学过程对离子的影响知之较少，我们有理由假设，离子的淋溶与消融过程密切相关，因此，可写出以下公式：

其中，M代表消融量；C为某一种化学离子的浓度；Cp是淋溶即将发生时离子的初始浓度；a指代该化学离子雪坑中的损失率。值得一提的是，这里的损失率和前述的淋溶因子不同，淋溶因子是整个消融期后离子的损失量，此处可用淋溶因子的日平均值来表示。基于上述探讨，对2003年强烈淋溶期不同离子的淋溶过程进行模拟，可得到如下结果（图5.17）：

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图5.18　1号冰川离子淋溶模式

图5.18基于2003年淋溶因子和淋溶发生时的离子浓度初始值，构建了1号冰川不同离子的淋溶模式。相关参数及公式见表5.9。离子淋溶过程与当年离子淋溶发生时的初始浓度值Cp成正比，与淋溶因子和化学离子损失率a成反比，a越大，淋溶越迅速。对相同年份的同一离子来说，Cp和a均为常数。雪坑离子浓度与消融量M成反比，消融量则与度日因子和正积温Td有关，因海拔高度相同，消融量M只取决于正积温的大小。前述研究发现，当正积温大于零时，强烈淋溶作用即发生，因此淋溶开始发生的临界温度T0为零。

总的来说，该模式可基本反映不同离子的淋溶过程。特别是、Na+和Ca2+，模式构建的不同积温下的离子浓度值与实际值的相关性较高（相关系数R分别为0.92、0.93、0.93和0.93）。相关性最低的为Mg2+，仅为0.29。淋溶模式下的雪坑离子浓度值比实际值略微偏高，这在Ca2+、Na+、Cl-中均有明显反映，这可能与度日因子取值偏大有关。

表5.9　不同离子淋溶模式及参数

损失率和雪坑离子初始浓度值随年份的不同有所差异。因此，不同年份淋溶模式的参数Cp和a值会有所不同。而事实上，由于a值是非常小的，其对整个模式的影响相对较小。可基于该地区长期气温变化特征，得出离子损失率的平均值。因此，淋溶模式的年际变化，仅与淋溶发生时初始离子浓度值相关。

总的来说，雪坑离子浓度的变化与日平均气温呈一定的反相关关系。夏季，日平均气温升高，离子浓度降低，在气温较低且降水稀少的冬季，雪坑中的离子浓度受气温影响较小。强烈淋溶期（6月初至8月底）雪坑中的离子浓度随正积温的升高呈指数衰减。衰减过程可分为快速衰减和缓慢衰减两个阶段。当正积温达到0℃以上时，雪坑离子浓度急剧减少，离子淋溶速度快，损失量大；当正积温达到60℃左右时，雪坑离子浓度的减小趋势逐渐变缓，离子淋溶速度慢，损失量小。不同离子对正积温变化的响应具有差异性。、、Na+、Cl-、和Ca2+随正积温增加呈现出的衰减态势与指数函数拟合较好，拟合度分别为0.91、0.96、0.85、0.82、0.78和0.89；Mg2+和K+在正积温影响下并未有明显的规律性变化。淋溶因子显示雪层中最容易淋溶的离子为（淋溶因子为0.84），Mg2+离子最为稳定（淋溶因子为0.43）。强烈淋溶期，降水量对雪坑离子浓度的影响并不明显。非强烈淋溶期，降水量与雪坑离子浓度呈微弱的正相关关系，降水主要通过增加表层雪中的离子浓度使得整个雪坑离子浓度有所增加。消融期雪坑中离子浓度其实是关于消融量与离子损失率的指数函数，而消融量又是度日因子和正积温的函数。因此，可通过建立模型得到正积温与雪坑离子浓度的关系模型，进而为定量评估淋溶作用提供依据。