青藏高原冰川对气候变化的响应及趋势预测

青藏高原冰川对气候变化的响应及趋势预测^*

苏　珍　刘宗香　王文悌　姚檀栋　邵文章　蒲健辰　刘时银

摘　要：青藏高原是世界上中低纬度地区最大的现代冰川分布区，这里冰川末端在近百年来总的进退变化趋势是退缩，但在本世纪初至20～30年代和70～80年代间多数冰川曾出现过稳定甚至前进。对比近百年来气候变化，冰川变化虽然滞后于温度变化，但它们之间存在着很好的对应关系，多数冰川对温度变化滞后时间在10～20年间。根据80年代以来平均物质净平衡值，大致将青藏高原划分为:内部为平衡或正平衡区；向外为负平衡区；边缘为强负平衡区。以冰川对气候响应滞后关系预测，在今后10～20年间，青藏高原边缘冰川末端仍继续处于后退，而高原内部冰川末端位置变化不大。
关　键　词：青藏高原；冰川进退变化；气候变化；响应；趋势预测
中国分类号：P931.4；P467　文献标识码:A　文章编号:1001—8166(1999)06-0607-06

GLACIER FLUCTUATIONS RESPONDING TO CLIMATE CHANGE AND FORECAST OF ITS TENDENCY OVER THE QINGHAI-TIBET PLATEAU

SU Zhen, LIU Zongxiang, WANG Wenti, YAO Tandong,
SHAO Wenzhang， PU jianchen, LIU Shiying
(Institute of Glaciology and Geocryology,Chinese Academy of Sciences,Lanzhou 730000，China)

　　Abstract:The Qinghai-Tibetan plateau is the biggest present glacial distribution region in the world. Except for glacier stability or advancing from the beginning of 20 century to 1930s and from 1970s to 1980s,the tendency of the glacier fluctuations is retreating in the last 100 years. Glacier fluctuations is well relevant to climate change in the past 100 years,though glacier fluctuations is delayed in reacting climate change. For most glaciers,the delayed time is 10～20 years.According to the values of the average net mass balance in glaciers since 1980′s,there are three regions over the Qinghai-Tibetan plateau:the balance or positive-balance,negative-balance and strong negative-balance regions are located in the inland Plateau,from inland to the edge of the plateau and the edge of plateau,respectively. By the hysteresis effect of glacier fluctuations responding to climate change,the authors forecast that glaciers will retreat in the edge of the plateau, and stable in the inland plateau in the next 10～20 years.
　　Key words:Qinghai-Tibetan plateau； Terminus fluctuation of glaciers； Climate change； Response； Trend prediction.

1　青藏高原现代冰川发育概况
　　青藏高原幅员广袤，地势高亢，是全球海拔最高而且独特的地理单元，素有“世界屋脊”之称。它西起帕米尔，东至横断山脉，北界昆仑山、祁连山，南抵喜马拉雅山，其绝大部分位于我国境内，面积约为全国领土的1/4。青藏高原海拔一般超过4 000 m，其上高原边缘山地起伏巨大，而高原内陆山地起伏相对平缓。由于特殊的地形条件和高原气候的结合，又形成了全球中低纬度最大的现代冰川分布区。
　　根据新编的大比例尺地形图(1:5万及1:10万)编目统计，青藏高原在我国境内有现代冰川36 787条，冰川面积49 873.44 km²，冰川冰储量4 561.3857 km³，主要分布在昆仑山、喜马拉雅山、喀喇昆仑山、念青唐古拉山、帕米尔、祁连山、唐古拉山、横断山、羌塘高原及冈底斯山等高原山区。青藏高原现代冰川的条数占我国冰川总数的79.5%，冰川面积占我国冰川总面积的84%，冰川冰储量占我国冰川总储量的81.6% 。从而可以看出，我国绝大部分现代冰川主要分布在青藏高原山区。
　　青藏高原的现代冰川，按冰川发育的水热条件及冰川物理性质，可分为大陆型冰川和海洋型冰川。大陆型冰川分布范围极广，除西藏东南部及横断山等一些山区分布海洋型冰川外，其余广大高原山区均为大陆型冰川分布区，是青藏高原的主要冰川类型。大陆型冰川的特点是：冰川积累区降水补给少，一般年降水量不超过1 000 mm，雪线位置高，成冰过程以渗浸冻结作用为主，雪线处年平均气温低于-6 ℃，冰川消融弱，运动速度慢，冰层温度恒为负温。海洋型冰川的特点是：冰川积累区降水补给丰富，一般年降水超过1 200～3 000 mm，雪线位置低，成冰过程以暖渗浸作用为主，雪线附近年平均气温高于-6 ℃，冰川消融强，运动速度快，冰层温度在夏末均处于融点温度。

2　青藏高原现代冰川的进退变化动态
　　青藏高原现代冰川的进退变化，主要是指1900年至今的冰川末端变化动态。因为这个时期小冰期已基本结束，随着全球性气候的变暖，青藏高原现代冰川的进退变化，在近百年内总的趋势是在普遍退缩的背景下，期间曾出现过2次冰川相对稳定甚至前进时期。
　　青藏高原的现代冰川，从19世纪末期至20世纪初期，冰川普遍处于后退阶段。但是，多数冰川在20世纪初至20～30年代，曾出现过稳定或前进。这一期间， Visser等^{〔 1〕} 、Younghusband^〔2〕、Ddesio^〔3〕、Maser^〔4〕等对喀喇昆仑山20多条冰川的考察资料表明，当时多数冰川处于前进时期。如19世纪末至20世纪初考察克勒青河上游南岸的尕舍罗鲁姆冰川、乌尔多克冰川、克亚吉尔冰川和特拉木坎力冰川时，冰川末端多伸入克勒青河谷地，至1929年再次考察上述冰川时，除乌尔多克冰川末端位置变化不大外，其他几条冰川的冰舌末端几乎前进至北岸与山崖相接触，克亚吉尔冰川还阻塞主谷，形成一条长约3 km的冰川阻塞湖。另据海姆^〔5〕等对贡嘎山冰川的考察资料和对比当时所测的1∶20万地形图，认为20世纪初至20～30年代贡嘎山多数冰川处于稳定甚至前进^〔6〕。
　　20世纪40～60年代，为高原现代冰川普遍退缩时期。这一时期除少数冰川稳定或前进外，大多数冰川末端处于退缩状态。据任炳辉^〔7〕统计的72条冰川中，1959～1965年间，后退冰川数量比例达80%以上，而前进和稳定冰川的数量比例为19.4%；1965～1970年间，后退冰川数量比例高达81%，而前进和稳定冰川只有19%。1970年以后，后退冰川数量逐渐减少。
　　20世纪70～80年代期间，为高原多数冰川相对稳定或前进时期。这一时期，特别是从70 年代初开始，前进和稳定冰川的比例逐年增多，以至退缩冰川的比例下降至不足半数。据对青藏高原1973～1981年间200条冰川进退变化的统计^〔7,8〕，期间前进和相对稳定冰川条数达125条，占统计冰川条数的62.5%，而后退冰川75条，占统计冰川总数的37.5%。
　　20世纪80年代以来，高原多数山区冰川，特别是高原边缘的喜马拉雅山、西藏东南部山区、横断山、喀喇昆仑山、帕米尔西部及昆仑山东段的阿尼玛卿山与祁连山东段的冷龙岭等地区的冰川普遍转入后退。例如，贡嘎山海螺沟现代冰川70～80年代多数冰川末端表现为稳定或前进，而从80年代中期以来普遍转入后退^〔9〕，如海螺沟冰川1990～1995年间平均每年以17 m的速度后退，1996～1998年年平均后退速度增至18.3 m；希夏邦马峰北坡的现代冰川从80年代中期以来也普遍处于后退状态，如抗物热冰川末端，1991～1993年间平均每年以6.36 m的速度在后退。而高原内部的唐古拉山、羌塘高原、昆仑山中西段、祁连山中西段及帕米尔东部的一些冰川，可能从80年代中期至今，冰川前进的势头还没有消失，近年来虽然有些地区后退冰川数量有所增加，但仍有相当多数量的冰川处于前进或趋于稳定。例如，唐古拉山垭口附近的冬克玛底冰川，80年代中期以后的1989～1994年冰舌末端仍处于前进状态^〔9〕。
　　图1为冰川末端观测和研究最为系统和深入的阿尔卑斯山现代冰川的后退变化情况^〔10〕。从图1和资料^〔11〕中可以看出，阿尔卑斯山冰川在1890～1987年间也曾出现过2次明显前进时期(前进冰川的数量超过50%) ，第一次在1916～1922年间，第二次在1977～1985年间，但总的趋势是以后退为主，通过两次前进时期对比，第二次冰川前进时期冰川末端远没有达到它在第一次冰川前进的末端位置。这与青藏高原冰川变化除在进退时期上略有先后外，总的变化趋势是非常相似的。其它中低纬度山区冰川进退变化的观测，虽不及阿尔卑斯山系统，但就取得的冰川观测资料与青藏高原比较，虽然冰川类型，地理位置各不相同，但近百年来冰川变化动态也还是很相似的^〔12〕。

图1　瑞士阿尔卑斯山冰川进退变化(1890/1891～1984/1985)

Fig.1　Glacier fluctuation in the Swiss Alps(1890/1891～1984/1985)

3　近百年来冰川进退变化与气候变化的关系
　　冰川变化是气候变化的反映。在气象要素中，气温和降水与冰川进退变化的关系最为密切，其支配冰川进退变化的气象要素关键是温度。由于青藏高原近百年来的气象观测资料序列均较短，站点数量较少，为了了解近百年气候变化情况，只有借助中国和北半球近百年气候变化情况和对比青藏高原现有资料系列来说明问题。根据林学椿等^〔13〕所作的中国年平均温度变化曲线和Jones^〔14〕所作的北半球年平均温度变化曲线图可以看出(图2)，两条温度曲线基本一致，从19世纪80年代初开始增温，到20世纪初有所下降，此后气温又回升变暖，40年代达到最高，40年代以后气温又开始下降，60年代末70年代初达到极点，70年代初开始升温，80年代达到最暖。近百年来总的情况是变暖的趋势，据1880～1991年资料，变暖的速度为0.5 ℃/100 a^〔15〕。康兴成^〔16〕利用青藏高原20 个气象台站的资料，作出了高原地区 1951～1990年平均温度距平曲线(图3)，这条温度曲线表明，50年代后期到 70年代末为一低温期,进入80年代以来气温开始回升，目前又达到最高值。这与上述我国和北半球年平均气温变化基本相似，说明青藏高原与我国和北半球近百年来年平均气温的变化趋势基本一致。若将青藏高原近百年来冰川末端的变化与上述气温变化相对照，可以看出青藏高原冰川在近百年来的总的后退趋势与近百年来年平均气温变暖的大趋势基本一致。另外，它们之间还存在着很好的对应关系，近百年来青藏高原在增温变暖的气候条件下，冰川在普遍后退的总趋势中，20世纪初及60年代的低温与青藏高原20世纪初至20～30年代和70～80年代多数冰川表现的稳定甚至前进，若考虑冰川前进时对应于气候变冷的滞后时间，二者是完全可以对应的；40年代的增温变暖与青藏高原40～60年代多数冰川的强烈后退，若考虑冰川后退时对应与气候变暖的滞后时间也完全可以对应。

　

图2　年平均温度变化曲线

a 北半球　　　　b 中国

Fig.2　Departures curve of annual mean temperature.

a.The Northern Hemisphere；b. China.

图3　青藏高原地区平均温度变化曲线

Fig.3　Departure curve of annual mean temperature in the Qinghai-Tibetan plateau

　　从以上可看出，冰川对气候变化的响应不是立即就实现的，而是需要一个滞后的过程。也就是说冰川对气候变化的响应要经过一段时间才能在冰舌末端反映出来。反映的滞后时间长短受多种因素的影响，但主要是受冰川类型和性质的影响。对山岳冰川来说，一般海洋型冰川比大陆型冰川对气候变化响应要灵敏，同等规模冰川的滞后时间要短；中小型冰川比大型冰川对气候变化反应要灵敏，而且滞后时间也短。由于青藏高原中小型冰川占高原冰川总数的82%以上，加之中小型冰川和海洋型冰川对气候变化的响应比较灵敏，从近百年冰川对气候变化的响应可以看出，青藏高原多数冰川对气候变化响应的滞后时间在10～20年之间。

4　青藏高原现代冰川物质平衡及冰川变化趋势预测
　　冰川的变化趋势是后退、稳定还是前进，除决定于气候变化情况，还与冰川本身的特征有密切关系。气候冷暖变化的程度及持续时间的长短，决定冰川的变化动态和规模的大小。同时，冰川对气候变化的响应有滞后的过程，当年冰川末端的进退变化反映的是以前年份冰川物质平衡的收支状况。一般气温与降水的变化是决定当年冰川雪线高度位置的升降，以及影响冰川积累区和消融区面积的比率和冰川物质平衡。因此，冰川物质平衡是联接气候变化与冰川进退变化的一个主要环节，气候波动引起冰川上积累量的变化及冰雪消融量的变化，这种物质变化促使冰川的流动发生一系列的复杂化，而冰川的流动则最终导致冰川末端位置的变化。
　　表1中列出的是青藏高原10条有数年实测及插补资料统计的冰川物质平衡值。其中一些资料来自世界冰川变化成果及前苏联的个别资料。从这些资料中看出，青藏高原边缘山区多数冰川物质平衡以负平衡为主(图4)，特别是80年代以来负平衡值还有增加的趋势；而青藏高原内部的唐古拉山、昆仑山及祁连山等地区的多数冰川物质平衡以正平衡为主，80年代以来物质平衡变化大致呈波状递减趋势。较长系列物质平衡的变化趋势与气候变化趋势基本相吻合。

图4　青藏高原几条冰川物质平衡累计曲线

1.阿布拉莫夫冰川　　2.海螺沟冰川

3.七一冰川　　　　4.小冬克玛冰川

Fig.4　Accumulated cures of net balance of glaciers in Qinghai-Tibetan plateau

1.Ablamof glacier　2.Hailougou glacier

3.Qiyi glacier　4.Xiao Dongkemadi glacier

表1　青藏高原冰川多年物质平均净平衡
Table 1　Mean net balance of glaciers in Qinghai-Tibetan plateau

　　从80年代以来的平均净平衡值，大致可以将青藏高原划分为3个区，即强负平衡区、负平衡区和平衡或正平衡区(图5)。强负平衡区的冰川，从80年代至90年代初，平均年负平衡值在300 mm以上，该区主要分布在青藏高原东南缘的横断山、喜马拉雅山、喀喇昆仑山南坡、帕米尔西部等；负平衡区的平均负平衡值在300～1 mm间，该区主要包括喀喇昆仑山北坡、帕米尔东部、昆仑山东段的阿尼玛卿山及祁连山的冷龙岭等；平衡或正平衡区冰川，从80年代至90 年代初物质平衡值以正平衡为主或正负相间基本持平，年正平衡值平均多在200～0 mm之间，该区主要包括唐古拉山、羌塘高原、昆仑山中西段和祁连山中西段。
　　从青藏高原近百年来多数冰川末端的进退变化对气候变化响应滞后时间在10～20年间来看，若在目前气候变化不大的情况下，根据青藏高原80～90年代的冰川物质平衡状况，预计至少在今后10～20年间冰川积累区的物质平衡状况才能在冰舌末端反映出来，预测在今后10多年内青藏高原强负平衡区的冰川仍处于强烈衰退状态，冰川持续后退，面积不断缩小；负平衡区的冰川处于缓慢退缩状态；高原内部平衡或正平衡区的冰川，基本上仍处于稳定甚至前进，冰舌末端和现在对比变化不大。　

图5　青藏高原冰川20世纪80～90年代初物质平衡分区

Fig.5　Regional characteristics of glacier mass balance in Qinghai-Tibetan plateau during 1980s～1990s

*国家重点基础研究专荐经费、中科院青藏高原研究项目（编号：KZ951-A1-204、KZ95T-96）和中国科学院“九五”重大项目“西部冰川资源变化及其对社会经济发展的影响”（编号：KZ951-B1-212）资助

作者简介：苏珍，男，1938年12月出生，研究员，主要从事冰川与环境变化研究工作。
作者单位：中国科学院兰州冰川冻土研究所，甘肃　兰州　730000

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收稿日期：1999－03－30
修稿日期：1999－05－10