冰川下的慕士塔格站

作者: 谢营

来源: 青藏科考

发布日期: 2018-09-07 17:00:00

慕士塔格站位于新疆维吾尔自治区阿克陶县布伦口乡苏巴什村,紧邻慕士塔格山和卡拉库里湖,海拔3650米,于2009年10月建成。该站通过长期定位监测,获得了连续的基础环境科学数据,为区域环境保护和可持续发展提供了科学依据。

慕士塔格山位于帕米尔高原东侧,我国新疆自治区的阿克陶县和塔什库尔干塔吉克自治县境内,峰顶海拔7546米,峰顶一年四季白雪皑皑。慕士塔格山峰西边坡势平缓,北边和东边却十分险峻。当地人称之为“慕士塔格阿塔”。在当地语言中,“慕士”为冰的意思,“塔格”为山之意,而“阿塔”为父亲的意思,因此慕士塔格山有“冰山之父”的美誉。

公格尔山主峰海拔7719米,南接慕士塔格山,北临昆盖山和盖孜河,西边是盖孜河主要支流——康西瓦河,平均海拔超过4000米。慕士塔格峰区西侧的洋布拉克、乔都马克、切尔干布拉克等冰川融水,出山谷后补给卡拉库勒湖,出湖后经康西瓦河进入盖孜河。慕士塔格山体巨大,风光壮美,是登山滑雪爱好者向往的胜地。该峰传统线路非常成熟,坡度相对平缓,成为初涉7000米级山峰的上选。

以慕士塔格峰和公格尔峰为中心发育有大规模的现代冰川群,冰川作用异常活跃,冰碛物广泛分布,表层存在不同程度的风化,土壤发育程度低,属于典型的高山荒漠-冰缘地貌。众多山系阻隔了印度洋、太平洋气流的进入,气候十分干旱。气象观测资料显示当地海拔3650米处的年降水量仅为130毫米,且降水主要集中在夏季。当地植被稀疏,主要的植被种类为低矮的一年生草本植物,生长季节短,主要在6月至8月。

慕士塔格西风带环境综合观测研究站(简称慕士塔格站)位于新疆维吾尔自治区阿克陶县布伦口乡苏巴什村,紧邻著名的慕士塔格山和卡拉库里湖,属典型的西风带气候影响区。慕士塔格站海拔3650米,于2009年10月建成,地理位置为东经75.04°,北纬38.41°,距离喀什市约200公里,塔什库尔干县100公里。

慕士塔格站目前征地23.6亩,房屋总建筑面积787平方米,已建成宿舍、餐厅、车库、前处理实验室、光伏电站和温室大棚等基础设施。为开展长期定位监测和科学研究提供了有力的后勤保障。慕士塔格站相关的定点监测从2002年开始,经历了从无到有,由点到面的发展历程,不断完善了大气物理、大气化学、冰川变化、河流水文、湖泊水文、生态等各项监测项目。

在此基础上以干旱区重要水资源——冰川为核心,重点加强了冰川物质平衡和高海拔梯度气象监测。目前的主要监测范围涵盖了塔什库尔干河和盖孜河干流流域,初步建成了以慕士塔格站为中心,半径约150公里的监测网络。慕士塔格站通过长期、定位的综合观测,获得了连续的基础环境科学数据。

利用慕士塔格站的气象监测资料,研究人员反演出了在叶尔羌河流域具有流域代表性的气象数据;同时利用冰川物质平衡观测数据计算出了冰、雪度日因子。这使得在叶尔羌河上游流域成功搭建含有冰川模块的VIC-Glacier水文模型,并对流域的水文过程进行合理模拟成为可能。

研究人员利用湖泊沉积物总有机碳等指标重建了慕士塔格地区历史时期温度变化,结果表明,慕士塔格地区总体呈现升温趋势,其温度变化可以分为四个时期:1812-1890年和1970-1980年气候相对寒冷,而1890-1970年和1980年以来气候温暖。利用慕士塔格站的气象和冰川物质平衡监测数据,采用物质-能量平衡模型,研究人员模拟了慕士塔格15号冰川的表面物质和能量平衡。

模拟结果表明自1980年至2012年,慕士塔格15号冰川年物质平衡为-63毫米水当量。消融季降水量变化慕士塔格15号冰川物质平衡变化具有重要的影响。利用慕士塔格山冰芯黑碳和左旋葡聚糖的百年历史记录,研究人员系统分析了自然火灾和人类活动在不同历史时期对黑碳排放的贡献。研究发现,在1875至20世纪70年代期间,冰芯黑碳年平均含量较低。

自20世纪70年代中期起黑碳含量呈现快速增长的趋势,至20世纪80年代末期达到最大值,并在90年代呈现显著的下降。研究表明,冰芯黑碳含量的这种变化特征同中亚-东欧的人类活动历史紧密相关。另外,结合左旋葡聚糖含量变化,发现在20世纪40-50年代森林/草原大火频发。2012年木吉冰川表层雪冰黑碳随着雪冰变质融化在表雪富集,在消融季节逐步增强;富集主要发生在消融鼎盛期。

冰川黑碳富集主要发生在冰川中部,冰川末端和冰川顶部富集较弱。黑碳、有机碳、粉尘等气溶胶颗粒含量增加主要是由于它们在积雪层由于融水作用的后沉积过程,而大气沉降影响较小。慕士塔格站长期研究该地区的环境变化特征、西风与季风相互作用及其机制、冰雪水资源变化及其影响、人类活动对区域环境的影响,将持续为区域环境保护、地方社会经济可持续发展和政府决策提供科学依据。

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