- Предмети
- Резюме
- Вступ
- Результати і обговорення
- Спостережена та змодельована масова втрата льодовика Наймонаний
- Втрата маси понад 6000 м н.р.м.
- Резюме
- Матеріали і методи
- Спостереження
- Модель балансу маси
- Додаткова інформація
- Додаткова інформація
- Документи Word
- Додаткова інформація
- Коментарі
Предмети
- Зміна клімату
- Кріосферна наука
Резюме
Швидкі зміни клімату на високих висотах прискорили відступ льодовиків у Гімалаях і на Тибетському плато. Однак через відсутність довготривалих гляціологічних вимірювань все ще існують невизначеності щодо того, коли почалися втрати маси, і яка величина втрат маси на таких високих висотах. На основі льоціологічних спостережень in situ за останні 9 років та моделі балансу маси температурного індексу це дослідження досліджує недавні втрати маси льодовика Наймонаний у західних Гімалаях та реконструює 41-річний (1973/74– 2013/14 ) рівноважна висота лінії (ELA) і втрата маси по всьому льодовику. Результат свідчить, що навіть на 6000 м над рівнем моря (н.р.м.) річна втрата маси сягає
0,73 м водного еквівалента (США) за останні 9 років. Відповідно до різких кліматичних змін наприкінці 1980-х років, Співдружність різко збільшилася
5969 ± 73 м н.р.м. протягом 1973/74-1988/89 а
6193 ± 75 м. Н. В. У 1989/90–2013/14, що свідчить про те, що майбутні крижані ядра, що містять безперервні кліматичні записи, можуть відновити щонайменше понад 6200 м. Н. Баланс маси на всьому льодовику за останні 41 рік становив у середньому приблизно -0,40 ± 0,17 мкм, демонструючи значне збільшення середнього значення декади з -0,01 ± 0,15 до -0,69 ± 0,21 мс
Вступ
Величезна втрата льодовиків Гімалаїв є основною соціальною проблемою через можливий вплив на водопостачання в Азії 1, 2. З недавнім швидким потеплінням клімату 3, 4, більшість льодовиків Гімалаїв зазнали негативного балансу маси і демонстрували прискорені втрати маси та зменшення площі за останні десятиліття 5, 6, 7, 8, 9, 10 .
Серед усіх льодовиків Гімалаїв, що скорочуються, найбільша висота, де відбулася чиста втрата маси, була в західних Гімалаях. Відсутність радіогенних горизонтів бомб у крижаних ядрах льодовика Наймонаний (30 ° 27 ′ пн.ш., 81 ° 92 ′ сх. Д., 6050 н.р.м.) свідчить про те, що на цьому місці не накопичувалося чистої маси принаймні з десятиліття 1950 р. у західних Гімалаях 11. Геодезичні дослідження, включаючи вимірювання ICESat та диференціальні GPS, підтвердили нещодавнє стоншення льоду на висоті понад 6000 м над рівнем моря на льодовику Наймональний 12, 13, 14, 15. Ці дані показують, що середня ЕЛА за декілька років може збільшитися вище 6000 м над рівнем моря протягом деяких періоди в останні десятиліття. На відміну від цього, як виміряні ELA, так і висоти фіксованої лінії в навколишніх Гімалаях не побили цей рекорд, проведений Найманським льодовиком 16, 17, 18. Аномальні ELA понад 6000 мс ніколи не повідомлялись у Бюлетені балансу маси льодовиків, складеному Всесвітньою службою моніторингу льодовиків 19. Втрата поверхневої маси в надзвичайно високих районах льодовиків у західних Гімалаях свідчить про швидкі зміни гідротермальних умов у тропосфері.
Однак відсутність довготривалих гляціологічних вимірювань обмежує наше розуміння того, коли втрати поверхневої маси почали перевищувати 6000 м.м.м., та загальну величину балансу маси в льодовику Наймонаний протягом останніх десятиліть. Крім того, це також заважає нам визначити мінімальну висоту, вище якої можна відновити послідовні високоякісні палеокліматичні записи для цього критичного регіону, на який впливають південноазіатський літній мусон і Західні острови 11, 20. Намагаючись заповнити ці прогалини, Науково-дослідний інститут Тибетського плато Китайської академії наук за останнє десятиліття провів кампанію гляціологічних вимірювань на льодовику Наймонанні. На основі цих вимірювань in situ та моделі балансу маси індексу температури ми досліджуємо величину та часові зміни поверхневих втрат маси з льодовика Наймонаний за останні чотири десятиліття (1973/74–2013/14), намагаючись покращити наше розуміння стану льодовиків у надзвичайно високих районах західних Гімалаїв.
Льодовик Наймонаний розташований у західних Гімалаях на південно-західному Тибетському плато (рис. 1а). Цей льодовик є одним з найбільших льодовиків, що оточують пік Наймональний (7694 м. Н. В.) І має загальну площу 14,4 км 2 з двома гілками, що протікають як на північ, так і на південний схід (рис. 1б). Більше 90% площі знаходиться нижче 6200 м над рівнем моря, при цьому половина площі зосереджена у висотній зоні від 6000 до 6200 м надм. 11, 20. Максимальна товщина цього крижаного поля перевищує 250 м 12. Площа регіональних льодовиків в Наймонянському регіоні зменшилася приблизно на 8% між 1976 і 2003 рр. 21, а регіональний рівень втрат маси був оцінений між -0,37 ± 0,25 та -0,43 ± 0,09 м США -1 за цей період з 2003 по 2009 рік 8, 9 .
( до ) розташування льодовика Наймонаний на південно-західному тибетському плато (червоний прямокутник) у верхів’їв річок Брахмапутра та Інд; ( b ) топографічна карта з розподілом вимірювальних ставок у 2013 році на льодовику Наймональний (рожеві точки), місцях AWS (червоні трикутники) та розташуванні станції Буранг (червона зірка); ( c ) розподіл висоти площі (сіра смуга) та кумулятивний відсоток площі (пунктирна лінія) льодовика Наймональний. Сіре затінення в ( до ) позначає територію з висотою понад 2500 м. Карти ( до, b ) були зроблені за допомогою ArcGIS v9.3 (www.esri.com).
Повнорозмірне зображення
Результати і обговорення
Спостережена та змодельована масова втрата льодовика Наймональний
Незважаючи на те, що виміри колів показують значні просторові відмінності навіть на одних і тих же висотах через топографічний ефект (наприклад, зовнішній вигляд, затінення, замет снігу), такі дані корисні для висновку про середні втрати маси як функцію висоти протягом останнього десятиліття (рис. 2) Річний градієнт балансу маси від 5800 до 6100 м. Н. В
0,38 м ми (100 м) -1. З точкових вимірювань та градієнтів масового балансу підраховується, що ALS протягом шести з дев'яти років був вище висоти найвищого вимірювального колу (тобто 6100 м н.р.м.). Дві найнижчі ALS були оцінені в
6060 м над рівнем моря для балансових років 2009/10 та 2012/13 відповідно. Втрати маси на 6000 м н.р.м. коливались від мінімум 0,23 м ми (2012/13) до максимуму 1,33 м ми (2013/14), із середньою втратою маси
0,73 м ми a −1 за весь період часу.
Зауважимо, що період з 2004 по 2006 рік охоплює два роки балансу маси.
Повнорозмірне зображення
( до ) Коливання ЕЛА на льодовику Наймональний протягом останніх чотирьох десятиліть, із середніми показниками декади з 1974 року (червоні лінії); ( b ) Часові зміни в середньому за площею балансу маси, включаючи порівняння з геодезичними результатами 14, 15 (сині лінії); ( c, d ) Сукупний баланс маси для перевищень 6060 н.м.м. та 6220 н.м. відповідно.
Повнорозмірне зображення
Втрата маси понад 6000 м н.р.м.
Реконструкція ELA може бути використана для визначення того, коли втрати поверхневої маси розпочались понад 6000 м.н.ш., і звідки можна отримати послідовні високоякісні записи палеоклімату. Середній рівень ALS залишається на рівні
5935 ± 76 м н.р.м. протягом першого десятиліття (1973/74–1982/83), збільшується до
6080 ± 74 м над рівнем моря у 1983/84-1992/93 та
6184 ± 74 м н. В. В 1993/94–2002/03, і нарешті досягає
6212 ± 77 м н. В. У 2003/04/2013/14 (рис. 3а). Десятирічне збільшення ELA за останні чотири десятиліття становило приблизно 280 м. Максимальний рівень ALS був
6365 м над рівнем моря у 2006/07 рр., А мінімум -
5668 м над рівнем моря в 1974/75.
Для подальшої ілюстрації тимчасових змін втрат маси на поверхні понад 6000 м н. В. С. Було сформовано сукупний баланс маси для двох різних висот (6060 та 6220 н.р.м.) (рис. 3c, d). На найближчому піднесенні до місця буріння льодового ядра в 2006 році 11, було лише невелике скупчення маси протягом періоду 1973/74 до кінця 1980-х (рис. 3в). Однак після цього існував постійний негативний баланс маси, що призвів до загальних втрат маси
4,7 м для 2013/14. Відмінні риси представлені меншою величиною приросту маси протягом 1973/74-1988/89 років, але прискореною тенденцією втрати маси після цього періоду. Для порівняння, ALS значно збільшується від
Через відсутність довготривалих метеорологічних даних до 1973 р. На станції Буранг та прилеглих регіонах дані температури та атмосферних опадів із набору даних CRU TS 3.22 23, що охоплюють станцію Буранг, використовувались для оцінки кліматичного фону до 1973 р. Рис. S4). Як і слід було очікувати, у порівнянні з періодом 1970-х та 1980-х років, в регіоні Наймонанія між 1940-х і 1960-х роках перебували відносно спекотні та сухі умови. Виходячи з коливань температури та опадів, можна припустити, що середня ЕЛА протягом 1940-х та 1960-х років могла бути вищою за середнє значення
5935 ± 76 м над рівнем моря між 1973/74 та 1982/83, але має бути набагато нижчим, ніж у
6212 ± 77 м н.р.м. за останнє десятиліття. Тому можливо, що втрата маси понад 6000 м над рівнем моря в льодовику Наймональний відбулася принаймні з 1940-х рр. У цьому контексті радіонукліди в результаті випробувань атмосферних термоядерних бомб в десятиліття 1950 і 1960 рр. Спочатку не містилися в льодах тіло в смузі висоти 6025-6200 н.р. цього льодовика. Однак цей висновок не дає остаточного висновку, оскільки відсутність радіонуклідів може бути наслідком відсутності накопичення в 1950-х та 1960-х роках або подальшої втрати маси льоду, що містить ці частинки.
Резюме
У цьому дослідженні наші вимірювання in situ показують, що навіть на 6000 м н.р.м. середня втрата маси льодовика Наймонаний досягла стільки ж
0,73 м США -1 за останні 9 років. За допомогою відкаліброваної моделі балансу маси були відтворені та проаналізовані зміни втрат маси та ALS за останні чотири десятиліття. Ми виявили, що середньорічні масові втрати Наймонаського льодовика зросли за цей період часу
0,01 ± 0,15 м ми (1973/74–1982/83) а
0,69 ± 0,21 м ми (2003/04–2013/14) Ми також спостерігаємо прискорення тенденцій втрати маси та збільшення ALS, починаючи з кінця 1980-х, які пов’язані зі зміною регіональних кліматичних умов. ELA піднявся приблизно на 280 м за останні чотири десятиліття і досяг середньої висоти в
6212 ± 77 м за останнє десятиліття. Відповідно до регіональних кліматичних умов, чисті втрати маси на льодовику Наймональний понад 6000 м над рівнем моря могли статися з початку 1940-х років.
Наше дослідження також проливає світло на можливу мінімальну висоту, на якій можна бурити майбутні крижані ядра, щоб отримати послідовні високоякісні палеокліматичні записи на північному заході Гімалаїв. Відповідно до нещодавнього звіту про масові втрати на висотах південного та центрального Тибетського плато, зробленого з даних крижаного ядра 22, існує нагальна потреба відновити більше крижаних ядер з Тибетського плато та навколишнього регіону; Цей район є ключовим регіоном у кліматичних дослідженнях, і такі дані необхідно збирати до зникнення льодовикових записів, що зберігаються в ньому.
Матеріали і методи
Спостереження
Вимірювання маси льодовика проводили за допомогою льоціологічного методу на північній гілці льодовика Наймональний станом на 2004 рік (рис. 1б). Кількість моніторингових ставок на всій поверхні льодовика поступово зростала з чотирьох у 2004 році до 31 у 2013 році. Висоти окремих колів та вимірювання снігових свердловин реєструвались вручну на початку жовтня кожного року для отримання річного балансу маси. Через проблеми з матеріально-технічним забезпеченням у 2005 році не проводилось жодних польових робіт, а коли було проведено аналіз місць у 2004 році, коли були проведені огляди об’єктів у жовтні 2007 року. доступний для цього льодовика протягом останнього десятиліття (рис. 2). Температуру та опади, які використовувались для формування моделі балансу маси, реєстрували на найближчій метеорологічній станції (станція Буранг), яка знаходиться приблизно в 20 км від льодовика Наймональний (рис. 1).
Модель балансу маси
У цьому дослідженні була використана проста модель балансу маси з температурним індексом. Баланс маси B (i, t) на різних висотах (z i: інтервал 40 м) у день t розраховували за допомогою моделі температурного розплаву 27 та моделі накопичення:
Де M (i, t) - добовий плав (мм ми), а A (i, t) - добове накопичення (мм ми) на i-му піднятті; DDF сніг/лід є фактором танення снігу або льоду; T (i, t) і P (i, t) - середня добова температура повітря та добові опади відповідно, які екстраполюються з метеорологічної станції Буранга (T cs і P cs) з використанням річної змінної швидкості зміни температури (γ t) і постійний градієнт опадів (γ p); z cs та z i - висота станції Буранг та різні смуги висот відповідно, а T M/T p - порогові температури нижче або вище, за яких вважається, що танення або суцільний снігопад випадають рівними нулю. Середній баланс маси площі (B n) розраховується з урахуванням ваги площі в кожному підйомному контейнері. Згідно з топографічною картою, складеною в 1976 р., Та двома супутниковими знімками Landsat, зробленими в 1999 та 2007 рр., Часові зміни площі льодовика враховувались у моделі за допомогою лінійної інтерполяції площ 28 .
У моделі масового балансу річний γt розраховували, використовуючи попередні дані температури повторного аналізу ERA (червень-вересень 1979-2014) із сіток 3 × 3 навколо льодовика Наймональний 29. Приймається, що γt для періоду 1974-1978 рр. Такий самий, як і значення 1979 р. Температурний зсув був виправлений порівняно з температурними записами на AWS1 при 5500 м.н.ш. (Додаткова фігура S5). У моделі було вперше відкалібровано та оцінено п'ять параметрів для визначення введення невизначеностей 30, 31, 32 (Додаткова таблиця S1). Для оцінки невизначеностей моделі 33, 34 було проведено моделювання Монте-Карло, що складалося з 1500 прогонів. У цьому експерименті група з 100 із 1500 комбінацій параметрів виробляла RMSD в межах 0,50 м між змодельованим та виміряним балансом маси на поверхні льодовика Наймональний з 2004 по 2014 р. (Додаткова рис. S1 та рис. 2) Для цього дослідження було обрано моделювання із цими 100 комбінаціями параметрів. 100 індивідуальних результатів моделювання представляють можливі діапазони невизначеності, а середнє значення було прийнято як прийняте значення для льодовика Наймональний.
Додаткова інформація
Як цитувати цю статтю: Zhao, H. et al. Значні втрати маси в надзвичайно високих районах західного Гімалайського льодовика: спостереження та моделювання. Науковий співробітник. 6, 30706; doi: 10.1038/srep30706 (2016).
Додаткова інформація
Документи Word
Додаткова інформація
Коментарі
Надсилаючи коментар, ви погоджуєтесь дотримуватись наших Умов та правил спільноти. Якщо ви виявите щось образливе або не відповідає нашим умовам чи інструкціям, позначте це як неприйнятне.