關于烏魯木齊河源1號冰川退縮變化的分析

【摘要】：20世紀以來在全球氣候變暖的大背景下加之人為因素的影響，冰川相應地出現消融退縮，尤其是在我國西北部這種現象持續加重。烏魯木齊河源1號冰川近幾十年來整體處于消融退縮狀態，面積持續減少，該冰川的退縮對河源區生態環境產生重大影響。因此，為減緩1號冰川退縮保證河源區生態環境可持續發展，必須采取相應的措施使得人地關系和諧發展。

關鍵詞 ：氣候變化；冰川退縮；河源區；生態環境

一、烏魯木齊河源1號冰川概況

天山烏魯木齊河源1號冰川（43°06'N， 86°49'E），簡稱烏源1號冰川，是烏魯木齊的水源地。該冰川位于我國的天山山脈中部天格爾峰分水嶺的北坡（圖2.1），在新疆維吾爾自治區烏魯木齊縣境內，距離烏魯木齊市區西南約120公里處，屬于天格爾山北坡烏魯木齊河的河源區，是一條冰斗-山谷冰川。據中國冰川編目，1號冰川面積1.94 km2，最大長度2.4 km，海拔高度在3730～4486 m之間（中值為4040 m），雪線海拔3920 m，冰川積累區朝向NE，最大厚度140 m，年均運動速度約5 m。在氣候變暖背景下，加之人類活動的影響1號冰川也不可避免的出現消融退縮、儲量和面積均減少、末端退縮，并于1993年徹底分離為完全獨立的東西兩支冰川[1]。

二、烏魯木齊河源1號冰川退縮變化分析

冰川變化在宏觀上表現為消融加劇，融水量增加，冰川的物質平衡發生急劇變化；幾何形態上的變化反映在冰川末端后退、表面裂隙增多、破碎度加大、冰面形態起伏加劇，及末端頻繁地崩塌等。通過參考已有數據，以文獻查閱、對比分析為主，從《天山冰川觀測試驗站年報1～20卷》收集整理研究所需數據，從冰川總面積以及積累區、消融區面積變化、冰川系數波動、物質平衡增減程度等幾個方面對1號冰川的退縮變化情況及其對河源區生態環境的影響做了深入分析，如下：

（一）面積變化

對烏源1號冰川監測表明，該冰川自1959年觀測以來一直處于退縮趨勢，冰川面積在1962～2009年期間減少了15.6%，由1.950km2縮小到1.646km2，平均縮小速率為0.006 km2 /a。冰川退縮導致1號冰川末端在1993年發生分離，成為東、西兩支獨立的冰川。而烏魯木齊河流域共有150條冰川，總面積由1964年的48.67km2，縮小到1992年的41.97km2，減少13.8%，到2005年，冰川面積已經銳減到32.05km2，與1964年相比，減少了34.2%，平均每條冰川縮小0.11 km2，末端退縮速率5.0 m/a，有11條冰川已完全消失[2]。

基于對《天山冰川觀測試驗站年報1～20卷》1號冰川1958～2010年52年間積累區與消融區面積的數據的分析表明，消融區與積累區在波動中交替變化，總體上消融區面積呈擴大的趨勢（圖2.1）。其中在1965年和2009年積累區面積達到峰值，分別為0.17 km2和0 km2。這也意味著在2009年，冰川區全部處于消融區，這將大大加速冰川消融。

從圖中可以看出1號冰川自1958年以來積累區面積與消融區面積均有波動變化趨勢，而且冰川消融區面積比積累區面積變化幅度大，因圖中冰川消融區面積曲線大多處于積累區面積之上，盡管也有積累但積累量還是低于消融量，所以總體來看在這52年間1號冰川消融趨勢較大。

上圖較為清晰的反映了52年間1號冰川總面積的變化情況，可以看出1號冰川面積變化呈現持續減少趨勢，尤其在1993年分離后，面積快速縮小更為明顯，這與氣溫持續升高直接相關。冰川不斷消融的同時還導致冰川的冷儲減少，冰川表層溫度降低，反過來又會影響冰川消融的加速。

表2.1反映了1號冰川分離后，東、西支冰川面積變化和面積縮減率對比情況，分離后兩支都保持著面積縮小的趨勢；通過對分離后的前6年（1994～2000年）和后6年（2000～2006年）對比，可以看出東支冰川面積縮減率增加，而西支減少。而且在分離后幾年（1994～2006）西支的面積縮減率一直高于東支，由此來看，面積較小的西支冰川對氣候變化的相應更加敏感。此外，已有研究表明1號冰川東、西兩支冰川末端冰舌運動速度皆為負值，且一直保持著退縮的勢頭，自1993年1號冰川東西兩支完全分離后，西支的退縮速度每年都明顯比東支要快，西支退縮速度變化波動比較大，東支退縮速度變化表現較為平緩[3]。

冰川系數指冰川積累區的面積與消融區的面積之比，是一個隨著水分與熱量而變化的量，不同時期冰川系數的大小說明了該時期內冰川的進退變化。一般認為冰川系數為2，可作為在氣候條件下高山冰川處于穩定狀態的近似值。當冰川系數大于2時，說明冰川前進；小于2時，說明冰川退縮。同樣，根據1958～2010年間1號冰川積累區面積與消融區面積數據計算出了其冰川系數并進行分析，結果如圖2.3：

從圖2.3可以看出，自1858年以來，1號冰川的冰川系數基本上低于2并在之下波動變化甚至更低，這說明1號冰川仍處于退縮的狀態，并且退縮狀態基本上是持續的，圖中顯示冰川系數高于2的點并不多，而且高于2的年限之間相隔時間較長，在這期間冰川前進與當年的氣溫、氣候等變化有關。

（二）物質平衡變化

冰川物質平衡是指某時段冰川固、液態水的收支狀況，又稱冰川物質收支。冰川物質平衡量等于積累量與消融量的差值，直接受大氣降水（固態、液態水）和氣溫等因素變化的影響。如果積累量大于消融量，便出現正平衡有利于冰川的發育；若積累量小于消融量，便產生負平衡導致冰川后退。在此從天山冰川觀測試驗站年報1～20卷中收集整理了1號冰川在1958～2012年間的物質平衡變化數據并作了統計進行了相關分析，結果如下：

從圖中數據的正負分布情況及數據的線性變化預測趨勢線可以看出，1號冰川物質平衡整體呈下降趨勢，今后仍會朝這個方向發展，冰川物質平衡多為負尤其在1996年至2003年期間物質平衡持續為負，冰川積累量小于消融量處于持續退縮的狀態。

通過對上述幾個反映冰川變化的重要參數所進行的分析，可以較為清楚地看到烏魯木齊河源1號冰川在氣候變暖大背景下，不管是在時間上還是空間上都呈現持續消融退縮的趨勢，加之人為因素的影響這種狀態更是嚴重化。如今的1號冰川近看也沒有往昔的那么純白，表面泛黃覆蓋著一層黑炭等冰川污染物，從而降低了冰面反照率，這不但加強了冰川融化，而且使得消融季節開始的時間提前、結束的時間推后，延長了消融期。

作為河源區的固體水庫，1號冰川對維持當地生產建設、居民生活、農業灌溉及綠洲生態等都不可或缺，影響深刻。同時，由于人為影響如河源區一些工廠隨意排放廢氣、廢水、燃燒不完全的物質等使得1號冰川及當地水資源遭受嚴重的污染，對河源區水質、動植物及當地居民的生活產生不同程度的影響。雖然1號冰川是我國所有冰川中擁有研究資料最豐富的一條冰川，但是關于冰川退縮對當地生態環境影響的研究還是比較薄弱，因此就這方面還需要繼續深入探討。

三、主要結論

在基于科研人員對烏魯木齊1號冰川已有的研究之上，通過分析《天山冰川觀測試驗站年報1～20卷》1號冰川從1958～2010年52年間有關參量的數據變化并結合與此相關的文獻進行綜合探究之后，本文得出的主要結論如下：

（1）在全球氣候變暖的大背景下，隨著氣溫逐年升高，烏魯木齊河源1號冰川消融區面積多于積累區，與此同時冰川系數基本上低于2并在之下波動變化甚至更低，冰川整體呈持續加速消融和退縮的狀態。

（2）冰川物質平衡的正負變化也能較為清楚的反映冰川退縮情況，對1號冰川自1958年以來物質平衡變化的分析結果表明1號冰川物質平衡值呈現負增長趨勢，物質損失嚴重。在1959～2010年的記錄中，負平衡年共35年，正平衡年共17年。從1996年到2003年，物質平衡連續7年為負，并仍在延續，這是前所未有的。

（3）烏魯木齊1號冰川面積在持續減少，而且自1993年冰川東西支徹底分離后東支與西支面積都在縮減，而且東、西兩支冰川末端冰舌運動速度皆為負值，一直保持著退縮的勢頭。

（4）河源區氣溫和降水量均呈現增長趨勢，在這個背景下1號冰川零平衡線高度與氣溫變化呈正相關與降水量呈負相關，但這種負相關關系比起零平衡線高度隨氣溫的變化不太顯著，而在整個時段內1號冰川零平衡線高度還是處于上升的總趨勢，反映出冰川仍是處于退縮狀態。

（5）1號冰川面積持續呈縮小趨勢，冰川的退縮消融使得河源區初期徑流量會增加，但隨時間推移冰川面積減少河流補給方式發生變化，水資源會嚴重短缺進而影響到城市的生產建設以及居民的日常生活。

（6）1號冰川的退縮不僅影響到河源區水資源的多少而且對河源區動植物的正常生長造成嚴重影響，該區生物多樣性隨冰川的退縮而減少。除此之外，1號冰川的退縮致使大塊冰體劃落冰川湖，冰川湖潰決引發水災，同時由于冰川消融量的增加，會引發冰川泥石流等嚴重的自然災害，河源區居民乃至周邊人群都會因冰川的消融退縮帶來的一系列問題而受到嚴重影響。

（7）針對1號冰川退縮對河源區帶來的一系列問題與影響不能再坐以待斃，必須制定適當的方案采取可行的措施，建立1號冰川自然保護區，減緩冰川退縮速度，促進河源區生態環境可持續發展。

近年來，全球氣候變暖背景下冰川消融退縮已是不爭的事實，關于烏魯木齊1號冰川的變化科研人員也已經積累了不少的研究成果，尤其是來自中國科學院天山冰川觀測試驗站豐富的觀測資料，為進一步深化對1號冰川的研究奠定了堅實的基礎。雖然惡劣的自然環境限制了冰川研究的時間尺度和空間尺度，實地測量的方式可行度降低，但是如今3S技術的發也展為冰川的研究進展起到了很大的推動作用，使得科研人員探索冰川變化更加方便。

在之后的研究中，要進一步將冰川變化對區域生態環境的實際影響進行進一步定量化的研究，關鍵在于確定影響的嚴重性并采取實際措施來保護1號冰川減弱其消融，從而促進冰川作用之下的生態環境能夠可持續發展，這將會是對1號冰川的相關研究中一件十分重要和有意義的事情

參考文獻：

[1] 李忠勤.天山烏魯木齊河源1號冰川近期研究與應用.北京：氣象出版社.2011.

[2] 王璞玉， 李忠勤， 李慧琳， 吳利華， 金爽， 周平.近50年來天山地區典型冰川厚度及儲量變化[J].地理學報， 2012，67（7）：932.

[3] 夏明營， 李忠勤， 王文彬.烏魯木齊河源1號冰川東西支變化特征研究[J].干旱區資源與環境， 2012，26（9）：41-42.