摘要
高亚洲是地球上最高的山峰和两极之外最大的冰川集聚区，也是中低纬度地区最大的冰川中心，称之为世界第三极，是全球气候变化的敏感区。在全球气候变暖的背景下，高亚洲的冰川呈现出加速亏损的状态。冰川物质的亏损显著地改变了发源于高亚洲河流的径流，严重威胁到下游人口密集区的用水安全。冰川物质平衡的重建，不仅有助于全面、深入地认识高亚洲冰川变化的状态，而且为评价各流域的冰川径流奠定了基础。然而，目前高亚洲冰川物质平衡时空演化的重建研究十分有限，且尚未考虑表碛覆盖对物质平衡的影响。 因此，本研究利用0.5°分辨率的CRUTS气温和降水数据驱动月尺度的度日模型，通过45条监测冰川的物质平衡率定参数，从而模拟单条冰川在1952-2014年63年物质平衡序列，系统分析冰川物质平衡对不同的气温和降水变化情景的敏感性，探讨不同冰川类型敏感性的差异，揭示冰川物质平衡变化与气候因子之间的关系。基于45条监测冰川率定的参数，通过参数外推方法计算了高亚洲97735条冰川的度日因子，结合表碛厚度数据，利用1°×1°ASTER物质平衡数据对模型剩余参数进行校准，使用监测物质平衡数据对重建结果进行验证，旨在重建高亚洲冰川物质平衡的时空演化，进而分析在全球变暖背景下，冰川径流对流域水资源的影响，从而为高亚洲冰川物质平衡的未来预估提供科学参考和水资源管理提供理论支撑。通过上述的研究，主要获得如下的结论: (1)物质平衡的气温敏感性和降水敏感性显示出截然不同的模态，气温敏感性呈非线性变化，而降水敏感性呈线性变化，降水从-30％到30％变化，降水敏感性从-0.23mw.e.yr-1变为0.22mw.e.yr-1。气温敏感性在整个区域显示出明显的空间异质性，海洋型冰川对气温变化最为敏感，由于平衡线高于冰川的顶端，而亚大陆型冰川次之，大陆型冰川最不敏感。气温是海洋型冰川物质平衡变化的主要驱动因子，气温升高1K导致降雪量降低46.2％，而对于大陆型冰川，气温、降水季节性和雪/雨分离的相互作用是大陆性冰川物质平衡变化的驱动力。模型参数的敏感性实验进一步证实了模型的稳健性，也表明简单的模型仍然是认识冰川对气候变化响应的强有力工具。 (2)从高亚洲物质平衡的空间演化来看，印度季风影响的喜马拉雅山冰川具有极负物质平衡的特点，冰川物质亏损最为严重，物质平衡介于-1-0mw.e.yr-1;西风环流作用下的帕米尔、喀喇昆仑和西昆仑地区，冰川呈现出正平衡，其变化范围为0-0.4mw.e.yr-1，冰川极为稳定。冰川物质平衡的量级在局部区域发生了显著变化，尤其是东帕米尔地区，物质平衡从1970年出现了从负物质平衡向正物质平衡的逆转，而喜马拉雅山冰川在此期间，物质平衡表现出正物质平衡向负物质平衡的转变，中天山地区的冰川物质亏损率在1971之后有所减缓。高亚洲各山系冰川物质平衡的时间序列演化差异显著，喀喇昆仑和西昆仑地区的冰川物质平衡呈现出微弱正平衡的演化，喜马拉雅山和念青唐古拉山地区的物质平衡表现出负平衡的演化趋势，并且在2000之后亏损率加速，加速的物质平衡主要发生在消融期，而冬季积累期较为稳定。但是，祁连山的冰川物质亏损率在2000之后有所减缓。表碛对高亚洲冰川的消融主要起抑制作用，其导致冰川的物质亏损减少0.22mw.e.yr-1。气温是导致高亚洲物质平衡空间异质性的主要原因，小冰川(0.1-0.5 km2)对气温极其敏感性，在过去的63年经历了严重的物质亏损，冰川物质亏损而产生的盈余径流量对海平面的贡献为0.028±0.043mmyr-1。 (3)高亚洲冰川径流深的空间差异显著，呈现出边缘到高原腹地逐渐减少的变化趋势，最大的冰川径流深处于横断山和喜马拉雅山地区，其值为2482mm，冰川融水径流对冰川径流的最大补给率为38.96％。从兴都库什、帕米尔和西昆仑随着边缘向大陆腹地延伸，冰川径流深急剧降低，西昆仑地区的冰川径流深尚不足200mm。高亚洲各流域冰川径流的时间序列演化一致性地表现出在1990-2000期间开始上升的趋势，并且与物质平衡的变化具有显著的相关性。就不同的分区而言，内流河年平均冰川径流量为211.41×108m3，占高亚洲总年平均冰川径流量的32.13％;外流河年平均冰川径流量为446.49×108m3，占总径流量的67.87％，外流河比内流河的冰川径流更为丰富，高亚洲总年平均冰川径流量为657.89×108m3。表碛覆盖型对高亚洲的冰川径流主要起抑制作用，导致冰川径流量减少为0.01-33.27×105m3。
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