《东昆仑木孜塔格峰地区冰冻圈变化及其环境影响》以新疆第三次综合科学考察昆仑山北坡水文要素变化调查科考队所获得的大量**手观测调查资料为基础，结合**、第二次综合科学考察资料以及该地区冰冻圈*新研究成果，对木孜塔格峰地区冰冻圈组成要素、变化及其影响进行系统论述。《东昆仑木孜塔格峰地区冰冻圈变化及其环境影响》共11章，内容涉及木孜塔格峰地区水文要素中的冰川、积雪、冻土、径流的变化及其驱动因素，以及不同水体的理化特性等。此外，《东昆仑木孜塔格峰地区冰冻圈变化及其环境影响》根据考察和研究解读了冰川、冻土变化过程及机理，模拟了山区冰川和冻土的未来变化及其影响。因此，《东昆仑木孜塔格峰地区冰冻圈变化及其环境影响》有助于加深对东昆仑木孜塔格峰地区冰冻圈变化及其影响的认识，也为气候变化背景下南疆地区绿洲水资源优化配置提供了科技支撑。

第1章木孜塔格峰地区现代冰川发育条件
　　木孜塔格峰地区是东昆仑*大的现代冰川作用区，位于塔里木水系车尔臣河的源头，也是阿其克库勒湖流域的月牙河以及水乡湖、雪景湖和振泉湖等流域北岸河流的发源区。该区主峰海拔6973m，分布着以冰帽为主体的冰川群，冰川群总面积超过660km2。地形自南向北倾斜，南部主峰区*高，可大致分为主峰区、中部山地和北缘山地三部分。木孜塔格峰地区大陆性气候特征显著，其水汽来源主要分为西南、西北偏北、西北偏西和正西方向，占比分别为21.72%、36.26%、26.26%和15.76%，其中，2022年海源水汽（57.43%）占比高于陆源水汽（42.57%）。伸舌川冰川末端观测和研究表明，该地区年降水量达到415.8mm，降水量有明显的增加趋势，且夏季降水量达到67%；年平均气温为-7.7℃，*低气温出现在7时，为-10.8℃，15时达到*高气温-4.0℃。高大的山体、丰富的降水和低温环境，共同作用造就了木孜塔格峰地区冰川发育和演变。
　　1.1冰川发育的地形条件
　　木孜塔格峰地区是新疆东昆仑山*大的现代冰川作用区，主峰整体呈现一个不规则的巨大金字塔形山地，山岭沿线30余座山峰海拔超过6000m，平均海拔6200m，*高峰为木孜塔格峰，海拔6973m（图1-1）。山地高差多介于1000～1770m，平均1100m。主峰区冰川覆盖面积达531.65km2，占冰川群总面积的76.6%。主峰区东西两侧的山峰（海拔分别为6047m和5844m）分别为面积30.73km2和10.15km2的小冰帽。面积超过5km2的冰川共有24条，冰川发育形态以叶瓣状宽尾山谷冰川为主。基于2020年Landsat影像，西坡车尔臣河源乌鲁格河（编号5Y624E）32号冰川（即鱼鳞川冰川）面积为96.39km2，长度为11.3km，为该区规模*大的山谷冰川。20世纪80年代，新疆二次科考时该冰川面积为103.53km2，长度为14.0km，相比之下冰川面积减小了7.14km2，末端曾发生前进，主要是跃动所致。东坡的月牙河（编号5Z141E）14号冰川（即冰鳞川冰川）面积为61.60km2，长度为15.4km，相比新疆二次科考时的面积66.70km2和长度19.1km，其面积减少了5.1km2，长度退缩了3.7km。
　　图1-1木孜塔格峰地区冰川分布及其地形
　　主峰区西端的乌鲁格河34号冰川（即木孜塔格冰川）是覆盖山顶和若干冰舌从三个方向伸出的平顶冰川，面积达69.75km2。中国第二次冰川编目中将其分为三条冰川，名字均为木孜塔格冰川（5Y624E0034），GLIMS_ID分别为G087182E36381N、G087213E36332N、G087179E36333N，其中G087182E36381N属于新疆维吾尔自治区巴音郭楞蒙古自治州的车尔臣河流域。截至2020年，主峰区冰川末端海拔介于5084～5828m，平均末端海拔5349±168m。不同方位统计表明，北坡冰川末端海拔介于5084～5625m，平均末端海拔5240m；东北坡海拔介于5164～5544m，平均末端海拔5285m；东坡海拔介于5141～5708m，平均末端海拔5339m；东南坡海拔介于5304～5762m，平均末端海拔5461m；南坡海拔介于5257～5828m，平均末端海拔5533m；西南坡海拔介于5335～5776m，平均末端海拔5542m；西坡海拔介于5315～5633m，平均末端海拔5451m；西北坡海拔介于5103～5683m，平均末端海拔5329m。空间分布上，北坡冰川末端海拔相对*低，西南坡相对*高。此外，木孜塔格地区物质平衡的平衡线在2000～2007年为5460m，2007～2011年为5452m，2011～2015年为5523m，2015～2020年为5537m，2000～2020年平均物质平衡的平衡线为5514m。总体来看，2000～2020年木孜塔格峰地区冰川的平衡线平均升高了77m。
　　木孜塔格峰地区中部为东西走向的过渡山地，山峰海拔多在5600～6000m，其中位于中部山地，海拔6045m的*高峰是唯一一座高度超过6000m的山峰。山地高差介于400～800m，平均约为主峰的一半。冰川沿山岭呈不对称的羽状形式分布，以发育冰斗冰川和小山谷冰川为主。中部山地冰川数量达到95条，面积为106km2，平均冰川面积为1.12km2。北坡冰川末端海拔较低，南坡相对较高。其中，车尔臣河源的乌鲁克苏河（编号5Y624D）38号冰川（即伸舌川冰川）朝向西北，面积为6.04km2，长度为5.7km，是木孜塔格峰地区中部末端海拔*低的冰川，面积居第三位。相比新疆二次科考时的面积6.94km2，冰川面积减少了0.9km2。
　　木孜塔格主峰区北部为切割破碎的无核心高峰的外围低山，山峰海拔多在5500～5600m，*高山峰海拔只有5667m。山地高差与中部山地大致相当，但山地整体性很差，冰川只在部分山峰的北坡零星分布。截至2020年共分布冰川44条，总面积为9.05km2，平均面积仅0.21km2，其中*大冰川的面积只有0.83km2。冰川末端高度*低伸至海拔5053m，*高为5422m，平均末端海拔5201m。末端海拔*低的冰川编码为5Y624D0013，属于乌鲁克苏河，朝向北，面积为0.83km2，是该区域面积*大的冰川。
　　木孜塔格峰地区的地势作用和山地整体性程度对于冰川发育规模的影响显著。随着地势自北向南呈阶梯状升高和山地整体性程度的逐阶增强，北部、中部、主峰区的冰川数量比为1∶2∶2，面积比为1∶11∶61。冰川末端平均海拔，自北部无核心山地的5201m上升至中部山地的5287m，再到主峰区的5429m。相比新疆二次科考，该地区冰川没有明显的退缩痕迹（图1-2）。
　　木孜塔格峰地区的多年冻土广泛发育，面积为5007km2，占该地区总面积的88.37%。该地区一半以上区域的多年冻土的年平均地温低于-3℃，平均值为-3.1℃，属于稳定型多年冻土。整个区域的活动层厚度介于1.5～2.5m，平均厚度为1.95m。多年冻土层中的地下冰总体积约为169.96km3，约占整个青藏高原地区地下冰总储量的1.33%，其数值为当地冰川总储量（81.21km3）的2倍有余（图1-2）。
　　图1-2新疆第三次综合科学考察——木孜塔格峰科考路线1.2冰川环境的降水条件
　　木孜塔格峰地区，南依寒冷干燥的藏北高原，北俯极端干旱的塔里木盆地，是昆仑山降水*少的地段，自然条件极差。新疆二次科考表明，该地区年降水量在100mm以下，如海拔3138.5m处的茫崖，年降水量仅为46.1mm，年平均气温为14℃，全区普遍呈现高寒荒漠的自然景观。相较之下，冰川区的降水量远大于高原面上的平均降水量。根据1988年7～8月科考队在木孜塔格峰月牙河15号冰川的考察，该冰川是一条高原型的冰斗山谷冰川，冰川雪线5700m，雪层剖面观测揭示，积累区年降水量为300～400mm。虽然这里深居大陆腹地，地势高亢开阔，经过层层阻截湿润气流的影响较弱，但在夏季高原上每个山峰都是一个“热岛”，即水汽凝结的中心，加强了高原面的对流活动，导致昆仑山中段冰川区降水以阵性天气为主，地方性对流引起的阵性降水是这里冰川发育和生存的主要水分补给来源。然而，在第三次科考（2021～2024年）中发现，木孜塔格峰地区伸舌川冰川末端（约5000m海拔），2022年降水量超过400mm，根据伸舌川冰川5500m雪坑推算，平衡线附近降水量超过500mm。由此可见，较之前认知，木孜塔格峰地区的降水量被显著低估，需要重新解读。
　　1.2.1水汽来源特征
　　木孜塔格峰地区位于青藏高原北缘，大陆性气候特征显著。通过HYSPLIT模型对该地区2005～2022年大气水汽来源轨迹进行示踪分析，并对其聚类统计。结果表明，该地区大气水汽主要有4个路径，分别是西南、西北偏北、西北偏西和正西方向，各方向水汽占比分别为21.72%、36.26%、26.26%和15.76%（图1-3）。其中，西北偏北方向的水汽占比*大。此外，综合考虑不同水汽来源，正西和西南方向的水汽可归类为海源，二者分别来自大西洋和印度洋，对应全球环流系统中的西风带和印度季风水汽。由于印度洋水汽进入青藏高原需越过平均海拔4000m的高原，此间来自印度洋水汽的轨迹相比大西洋水汽较短。西北方向的两路水汽主要是陆源，并且这两路水汽都是跟随西风环流，其中一路水汽越过帕米尔高原、喀喇昆仑山和西昆仑到达木孜塔格峰地区，另一路则穿越天山山脉和塔里木盆地进入该地区。通过陆源和海源的比例可以得出，该地区的水汽主要受陆源控制。
　　图1-3木孜塔格峰地区不同年份水汽年平均轨迹聚类（吴佳康等，2024）
　　将2005年、2010年、2015年、2020年和2022年的四个季节的水汽平均轨迹进行聚类［图1-3（b）～（f）］，分别聚类为3～4类。2005～2022年，陆源水汽占比呈现先上升后下降的变化，海源水汽占比则呈现先下降后上升的趋势。2022年，海源和陆源水汽的占比分别为57.43%和42.57%，可见海源水汽多于陆源。同时，海源的两个方向水汽，即西风和印度季风的变化也不尽相同。具体来看，该地区印度季风水汽的占比呈现持续上升的趋势，但在2010年的聚类图中几乎没有该类水汽；而西风则表现出波动变化，但总体上占比有所增加，并且在2005～2010年和2020～2022年的变化较大，分别下降了9.15个百分点和上升了10.8个百分点。此外，2022年西风水汽占比达到26.47%，印度季风水汽达到30.96%，海源水汽占全部水汽的57.43%，表明该地区近几年海源水汽的影响逐渐增强。
　　不同季节木孜塔格峰地区水汽轨迹特征存在差异，通过对2005～2022年1月、4月、7月、10月的多年平均轨迹进行聚类分析，可知不同季节水汽来源特征。冬季的主导水汽是海源水汽，其中，西南印度洋方向水汽占比*大为55.97%，占全部水汽的一半以上，其次是西风水汽，占比为26.29%，而陆源水汽的主要方向为正西方向，且占比较小，为17.74%；春季的主导水汽是陆源水汽，主要为正西和西北方向，二者占比分别为44.87%和43.53%，海源水汽主要是西风水汽，占比为11.60%；与其他几个季节的水汽不同，夏季的陆源水汽分为两种，一种是来自陆地地区的外部水汽源，另一种是该地区附近的水汽，这种局地水汽可理解为再循环水汽（图1-4）。青藏高原的冰雪融水非常丰富，形成大量规模不等的湖泊，夏季降水增多和气温升高，导致水汽蒸发强烈，并且受地形影响，容易形成局地降水，再循环水汽贡献较大。木孜塔格峰地区，夏季再循环水汽占总量的22.64%，西北方向陆源水汽占比*大，为53.26%，占总量的一半以上，海源水汽主要是西风水汽，占总量的24.10%，夏季的主导水汽是陆源水汽，占总量的75.90%。
　　图1-4木孜塔格峰地区水汽来源季节变化（吴佳康等，2024）
　　相较于其他季节，秋季陆源和海源的水汽比例较均衡，但总体来说是陆源水汽占比相对较大。秋季海源的西风和印度季风分别占总量的8.06%和34.52%，陆源分别来自两个方向——正西和西北方向，分别占总量的11.77%和45.65%，其中西北方向的陆源水汽占比*大，其次为西南印度洋水汽。
　　总体来看，全年四个季节中西风水汽占比*少，并且在冬季*大，为26.29%，夏季*少，为7.81%。印度洋水汽主要发生在秋冬季节，而春夏季节的印度洋水汽占比相对较少。陆源水汽占比*大，并且对夏季再循环水汽的贡献非常明显。该地区除了冬季水汽由海源控制，其他三个季节均由陆源水汽控制，其原因可能是冬季低温不利于地表蒸散发作用，暖季高温有利于加强蒸散发。
　　1.2.2降水补给特征
　　1.地面降水短时间序列特征
　　库木库里盆地的阿牙克库木湖气象站降水记录表明，该地区201

目录
第1章 木孜塔格峰地区现代冰川发育条件 1
1.1 冰川发育的地形条件 1
1.2 冰川环境的降水条件 3
1.3 冰川环境的气温条件 8
第2章 木孜塔格峰地区的第四纪冰川 10
2.1 木孜塔格峰地区地质构造 10
2.2 木孜塔格峰地区冰川发育环境及特征 13
2.3 第四纪冰川作用及其环境 15
第3章 木孜塔格峰地区现代冰川分布及其变化 18
3.1 现代冰川分布特征 18
3.2 冰川条数、面积和储量变化 23
3.3 冰川运动速度 31
3.4 冰川高程与厚度 38
第4章 木孜塔格峰地区冰川物质平衡特征 43
4.1 冰川成冰作用 43
4.2 典型冰川积累、消融及物质平衡过程 47
4.3 木孜塔格峰地区冰川空间物质平衡 54
第5章 木孜塔格峰地区冰川理化性质与微生物特征 64
5.1 物理性质 64
5.2 化学性质 72
5.3 微生物特征 79
第6章 木孜塔格峰地区冰川对气候变化响应模拟 82
6.1 冰川与气候作用概述 82
6.2 冰川物质平衡模型 83
6.3 冰川物质平衡对气候变化的响应 87
第7章 木孜塔格峰地区冰川水文特征与冰川水资源 92
7.1 木孜塔格峰地区冰川消融的水热及动量条件 92
7.2 木孜塔格峰地区典型冰川消融观测与模拟 100
7.3 木孜塔格峰地区冰川水资源 103
第8章 木孜塔格峰地区未来冰川变化预估 105
8.1 冰川变化预估方法及其数据来源 105
8.2 冰川条数和面积变化预估 109
8.3 21世纪冰川物质和径流变化预估 113
第9章 木孜塔格峰地区的跃动冰川与冰川湖变化 117
9.1 冰川跃动过程与机理 117
9.2 冰湖演变与溃决 124
9.3 冰川和冰湖快速变化应对建议 129
第10章 木孜塔格峰地区积雪分布及特征 133
10.1 木孜塔格峰地区积雪概述 133
10.2 木孜塔格峰地区积雪特征 140
10.3 木孜塔格峰地区雪水当量 152
第11章 木孜塔格峰地区多年冻土与融沉风险评估 156
11.1 木孜塔格峰地区多年冻土特征 156
11.2 木孜塔格峰地区未来多年冻土变化预估 164
11.3 木孜塔格峰地区多年冻土潜在融沉风险分析 167
参考文献 170
附图 185