论文部分内容阅读
作为世界上海拔最高的独特地理单元，青藏高原被誉为亚洲水塔，是除两极外拥有最多冰川资源的区域，对亚洲水循环具有重要意义。青藏高原冰川中存储着各种来源的有机碳，随着冰川的快速消融，储存在冰川中的这些有机碳主要以可溶性有机碳（DOC）的形式释放进入下游生态系统，一方面影响下游生态系统的生物地球化学循环过程，另一方面，由于冰川释放的DOC的碳通常比较古老，易于被生物利用转化为二氧化碳，因此冰川释放的DOC对区域碳循环具有重要的意义。由于DOC在紫外和近可见光具有较强的吸光特性，沉降在冰川表面的DOC能吸收太阳光，改变冰川表面辐射强迫，因此DOC在冰川中的光学特性是另一个重要的研究方向。本研究对青藏高原冰川雪坑DOC进行了采样分析，同时对位于青藏高原东北部的老虎沟12号冰川进行了系统的强化监测和采样分析，阐述了DOC在冰川区的迁移转化、光学特性及其环境意义，得到的主要结论如下: 对青藏高原东北部的祁连山老虎沟12号冰川(LHG)、中部的唐古拉山小冬克玛底冰川(TGL)和南部的珠穆朗玛峰北坡东绒布冰川(EV)雪坑DOC的含量进行了分析，在空间上，DOC的平均值从南到北依次为152.50μg L-1、216.92μg L-1和332.35μg L-1，具有明显的增加趋势。雪坑DOC和主要离子的关系表明，老虎沟12号冰川DOC主要是自然粉尘源;小冬克玛底冰川人为影响较小，DOC主要受自然活动的影响;东绒布冰川毗邻南亚，DOC主要受大气污染物长距离传输和自然来源的双重影响。 老虎沟12号冰川雪坑、表层雪、表层冰（附加冰）和末端径流DOC的含量分别为332.35±132.31μg L-1、229.30±104.41μg L-1、425.76±269.89μg L-1和237.52±95.6μg L-1，总体上，与全球其他冰川DOC的含量相当。整体而言，DOC在迁移过程中其含量是逐渐减少的。同时，该冰川释放的DOC在末端径流中的季节变化较小，DOC含量的相对低值主要出现在冰川强烈消融、径流量增加的7-8月，相对高值出现在冰川强烈消融前期（5-6月）和后期（9-10月）。另外，DOC在冰川末端径流中的日变化特征不明显，表明冰川末端径流作为冰川总体融水的混合物，其含量在日尺度上相对均一。 冰川中DOC在紫外和近可见光波段具有较强的吸光性，且其吸光特性对波长具有强烈的依赖性。老虎沟12号冰川雪坑和表层冰中DOC的质量吸收截面MAC365分别为1.39±0.43 m2 g-1和1.30±0.69 m2 g-1，其吸光特性与敦煌降尘和沙尘中的水溶性有机碳一致，进一步表明该冰川DOC主要受粉尘的影响。基于DOC的光吸收参数，估算出该冰川雪坑和表层冰中DOC产生的辐射强迫占黑碳的辐射强迫的比率分别为9.53±8.38％和0.13±0.12％。因此，冰川表层雪中DOC产生的辐射强迫是不容忽视的。 估算的老虎沟12号冰川DOC的年沉降和释放量分别为113.57 kg km-2yr-1和191.97kg km-2yr-1，因此，该冰川目前为碳源。老虎沟12号冰川表层冰中DOC的生物可利用性实验结果表明，在28天内有43.2％的DOC可以被微生物利用转化为二氧化碳。DOC随冰川径流进入下游生态系统，不但影响生态系统的生物地球化学循环过程，而且参与区域大气碳循环，将对气候变化起到正反馈效应。