青藏高原冰凍圈吸光性雜質及其影響研究獲進展

發布時間：2017-09-26 09:13 原文鏈接：青藏高原冰凍圈吸光性雜質及其影響研究獲進展

　　大氣中吸光性氣溶膠（黑碳、棕碳、礦物粉塵等）對太陽輻射具有強烈的吸收作用，能夠加熱大氣層，導致區域和全球變暖，加劇冰凍圈消融。雪冰中吸光性雜質也被認為是近期青藏高原冰凍圈加速消融的重要因素之一，但其影響程度和空間差異尚需進一步研究。

　　中國科學院西北生態環境資源研究院（籌）冰凍圈科學國家重點實驗室、青藏高原地球科學卓越創新中心康世昌團隊通過系列觀測研究，詳細分析了青藏高原典型冰川和積雪區吸光性雜質的含量分布及其對反照率的影響，并對冰川和積雪消融的貢獻量進行評估。研究發現，青藏高原中、南部小冬克瑪底冰川、扎當冰川、藏東南冰川和玉龍雪山白水1號冰川新降雪中黑碳的平均濃度（基于熱光法測得）分別為42 ng g^-1、52 ng g^-1，57 ng g^-1和41 ng g^-1。當冰川發生消融時，黑碳在冰川表層富集，其濃度可以高出1–2個數量級。黑碳在不同類型雪冰中含量的差異，特別是冰川消融區粒雪（粒雪冰）中含量普遍高于雪坑/新雪含量，更新了對于同一條冰川不同區域表層雪中黑碳含量分布的認識，為評估黑碳對雪冰反照率以及消融的影響提供了新思路。

　　研究發現，天山（科其喀爾冰川）及高原北部地區（老虎溝12號冰川），冰川中黑碳和粉塵對反照率降低的貢獻顯著，總計可達40%以上，導致的瞬時輻射強迫可達100 W m^-2以上。高原中部地區（小冬克瑪底冰川），新雪中黑碳和粉塵對反照率降低的貢獻總計約為8%，總輻射強迫約為7 W m^-2，但老雪（粒雪）和裸冰中黑碳和粉塵對反照率降低的貢獻分別達到52%和25%，總輻射強迫可達97 W m^-2。藏東南4條冰川上，新雪中黑碳對反照率降低的貢獻約為5%；老雪中黑碳的貢獻可達20%，粉塵則為10%；黑碳和粉塵導致的總輻射強迫約為4.8–160 W m^-2；藏東南4條冰川老雪中黑碳和粉塵對冰川消融量的貢獻可達15%（約為350 mm w.e.），對新雪而言，其貢獻率小于5%。此外，玉龍雪山白水1號冰川中黑碳對反照率降低的貢獻約為15%，導致的輻射強迫可達145 W m^-2。總體上，在青藏高原不同區域，黑碳對冰川反照率降低的貢獻高于粉塵。

　　研究發現，青藏高原積雪中吸光性雜質含量水平與積雪類型有關，在高原中部以及北部邊緣地區呈高值，其來源與距離黑碳和粉塵排放源區和傳輸途徑相關，高原南部積雪中黑碳更多地受到生物質排放的影響，而高原北部則主要受到化石燃料燃燒的影響。積雪中黑碳和粉塵對反照率降低的貢獻分別約為37%和15%，導致的總輻射強迫可達32 W m^-2，積雪期減少約3.1-4.4天。

　　研究發現，青藏高原不同區域吸光性雜質對冰凍圈消融的影響程度有差異，而隨著人類排放黑碳等污染物的增加和冰川本身消融導致的黑碳和粉塵的不斷富集，未來雪冰中吸光性雜質增加，將進一步加速了冰凍圈的消融。為了減緩冰凍圈的萎縮，全球和區域協同減排勢在必行。

　　相關成果發表在Journal of Geophysical Research、Science of the Total Environment、Atmospheric Research、The Cryosphere Discussion等國際期刊。該研究獲國家自然科學基金項目、中科院重點部署項目、冰凍圈科學國家重點實驗室等的資助。