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西藏阿里地区阿汝冰崩科学考察研究报告 版权信息
- ISBN：9787030696410
- 条形码：9787030696410 ; 978-7-03-069641-0
- 装帧：一般胶版纸
- 册数：暂无
- 重量：暂无
- 所属分类：>
西藏阿里地区阿汝冰崩科学考察研究报告 内容简介
本书通过野外考察数据和遥感影像资料，对2016年7月和9月发生在西藏阿里地区的两次阿汝冰川冰崩事件进行了考察研究，阐明了冰崩的基本特征，分析了冰崩发生的原因，并提出了冰崩科学预警的构架计划。本书还详细介绍了目前冰崩的研究方法，阿汝冰崩实地考察过程，新方法、新技术（地震仪和连续GPS）在冰川监测中的应用等。本报告共分8章，内容翔实，图文并茂，并附有科考日志。 本书作为第二次青藏高原综合科学考察研究中专题科学考察的成果，可供冰川、灾害、自然地理等方面的科研和教学人员参考使用，也可供相关地方生产建设部门使用。
西藏阿里地区阿汝冰崩科学考察研究报告 目录
目录
第1章 国内外冰崩研究进展 1
1.1 冰崩定义及与冰川跃动的区别 2
1.2 国内外冰崩灾害历史记录 2
1.2.1 瑞士阿尔卑斯山脉Allalin冰崩 2
1.2.2 秘鲁安第斯山脉Huascaran冰崩 3
1.2.3 高加索山脉Kolka-Karmadon冰崩 4
1.2.4 帕米尔高原公格尔九别峰Karayaylak冰崩 4
1.3 冰川运动学和动力学研究实例 6
1.4 冰震研究进展 11
1.5 遥感在冰崩研究中的应用 15
1.6 冰崩发生机理的模拟研究进展 17
1.6.1 单相模型 17
1.6.2 固-液两相模型 17
1.6.3 综合模型 19
第2章 考察区的自然环境与冰川变化 21
2.1 阿里地区自然地理环境 22
2.1.1 地形 22
2.1.2 河流 23
2.1.3 湖泊 23
2.1.4 气候 24
2.1.5 日土县概况 25
2.2 研究区的冰川与湖泊变化 26
2.2.1 青藏高原西部冰川现状与变化 26
2.2.2 阿汝错流域的冰川与湖泊的现状与变化 28
第3章 阿汝冰崩考察研究概览 35
3.1 阿汝冰崩介绍 36
3.2 冰崩科考目标和方案 38
3.3 阿汝冰崩的野外考察 39
3.3.1 **次野外考察 39
3.3.2 第二次野外考察 40
3.3.3 第三次野外考察 42
3.3.4 第四次野外考察 43
3.3.5 第五次野外考察 44
3.3.6 第六次野外考察 45
3.3.7 第七次野外考察 45
3.4 阿汝冰崩的遥感分析 46
3.5 阿汝冰崩的模拟分析 46
第4章 阿汝冰崩扇考察 49
4.1 冰崩体和冰崩扇体积的估算 50
4.2 冰崩扇面积变化的遥感观测 52
4.3 冰崩扇消融强度的测杆观测 54
4.4 冰崩扇快速消融的原因探讨 58
第5章 阿汝冰川的运动与冰震考察 61
5.1 区域踏勘和选址 62
5.2 阿汝冰川运动考察 66
5.2.1 cGPS观测目标 66
5.2.2 总体布设构架 66
5.2.3 cGPS基站建设方法 68
5.2.4 cGPS观测初步结果 71
5.3 阿汝冰川冰震考察 75
5.3.1 冰震监测目标与计划 75
5.3.2 地震仪架设位置 75
5.3.3 地震仪器安装过程 76
5.3.4 地震(冰震)记录的初步分析 79
第6章 阿汝冰崩的原因分析 85
6.1 阿汝冰崩的整体特征 86
6.1.1 孕灾时间长 86
6.1.2 发生速度快 86
6.1.3 规模大 86
6.1.4 破坏力强 86
6.2 阿汝冰崩的原因分析 87
6.2.1 气候变化与天气因素 88
6.2.2 基岩岩性因素 89
6.2.3 地貌因素 89
6.2.4 地震因素 90
6.2.5 地热 90
6.2.6 冻土因素 90
6.2.7 湖泊因素 90
6.2.8 降水或冰川融水浸入 90
6.2.9 冰崩原因的综合讨论 91
6.3 阿汝冰芯记录的100年来的气候变化 92
6.3.1 冰芯钻取与分析 92
6.3.2 冰芯定年 93
6.3.3 阿汝冰芯氧同位素记录的气温变化 96
6.4 冰崩原因和机理的后期研究规划 100
6.4.1 冰崩发生的过程机理研究 101
6.4.2 冰崩产生的气候机理研究 101
6.4.3 地热异常对冰川变化影响研究 101
6.4.4 冰川运动与冰震研究 101
第7章 阿汝冰崩对下游湖泊的影响 103
7.1 阿汝错和美马错主要湖泊学参数 104
7.2 冰崩对阿汝错地形地貌的影响 104
7.3 冰崩扇融化速度估算 107
7.4 冰崩对美马错水位季节变化的影响 109
7.5 冰崩对美马错扩张的贡献 111
7.6 阿汝冰崩对湖水表面温度的影响 113
7.7 主要结论 116
第8章 冰崩科学预警体系构架计划 117
8.1 预警体系建设的整体思路 118
8.2 潜在冰崩危险的预警指标 119
8.2.1 冰川厚度变化 119
8.2.2 冰川冰裂隙发育及变化 121
8.2.3 冰崩潜在危险冰川的重点观测 124
8.2.4 阿汝地区再次冰崩的可能性分析 125
8.3 建立冰崩科学预警体系的计划 127
8.3.1 信息采集系统 127
8.3.2 预警监测系统 127
8.3.3 预警分析与决策系统 128
8.3.4 信息发布与对策系统 128
参考文献 129
附录 野外科考队科考日志 139
附录1 2017年8～10月河湖源冰川科考队科考日志 140
附录2 2017年12月～2018年1月阿汝冰川冰崩科考队科考日志 150
附录3 2018年7～8月阿汝冰川冰崩科考队科考日志 158
附录4 2019年10月阿汝冰川冰崩科考队科考日志 166
附录5 2020年9～10月阿汝冰川冰崩科考队科考日志 170
第1章 国内外冰崩研究进展 1
1.1 冰崩定义及与冰川跃动的区别 2
1.2 国内外冰崩灾害历史记录 2
1.2.1 瑞士阿尔卑斯山脉Allalin冰崩 2
1.2.2 秘鲁安第斯山脉Huascaran冰崩 3
1.2.3 高加索山脉Kolka-Karmadon冰崩 4
1.2.4 帕米尔高原公格尔九别峰Karayaylak冰崩 4
1.3 冰川运动学和动力学研究实例 6
1.4 冰震研究进展 11
1.5 遥感在冰崩研究中的应用 15
1.6 冰崩发生机理的模拟研究进展 17
1.6.1 单相模型 17
1.6.2 固-液两相模型 17
1.6.3 综合模型 19
第2章 考察区的自然环境与冰川变化 21
2.1 阿里地区自然地理环境 22
2.1.1 地形 22
2.1.2 河流 23
2.1.3 湖泊 23
2.1.4 气候 24
2.1.5 日土县概况 25
2.2 研究区的冰川与湖泊变化 26
2.2.1 青藏高原西部冰川现状与变化 26
2.2.2 阿汝错流域的冰川与湖泊的现状与变化 28
第3章 阿汝冰崩考察研究概览 35
3.1 阿汝冰崩介绍 36
3.2 冰崩科考目标和方案 38
3.3 阿汝冰崩的野外考察 39
3.3.1 **次野外考察 39
3.3.2 第二次野外考察 40
3.3.3 第三次野外考察 42
3.3.4 第四次野外考察 43
3.3.5 第五次野外考察 44
3.3.6 第六次野外考察 45
3.3.7 第七次野外考察 45
3.4 阿汝冰崩的遥感分析 46
3.5 阿汝冰崩的模拟分析 46
第4章 阿汝冰崩扇考察 49
4.1 冰崩体和冰崩扇体积的估算 50
4.2 冰崩扇面积变化的遥感观测 52
4.3 冰崩扇消融强度的测杆观测 54
4.4 冰崩扇快速消融的原因探讨 58
第5章 阿汝冰川的运动与冰震考察 61
5.1 区域踏勘和选址 62
5.2 阿汝冰川运动考察 66
5.2.1 cGPS观测目标 66
5.2.2 总体布设构架 66
5.2.3 cGPS基站建设方法 68
5.2.4 cGPS观测初步结果 71
5.3 阿汝冰川冰震考察 75
5.3.1 冰震监测目标与计划 75
5.3.2 地震仪架设位置 75
5.3.3 地震仪器安装过程 76
5.3.4 地震(冰震)记录的初步分析 79
第6章 阿汝冰崩的原因分析 85
6.1 阿汝冰崩的整体特征 86
6.1.1 孕灾时间长 86
6.1.2 发生速度快 86
6.1.3 规模大 86
6.1.4 破坏力强 86
6.2 阿汝冰崩的原因分析 87
6.2.1 气候变化与天气因素 88
6.2.2 基岩岩性因素 89
6.2.3 地貌因素 89
6.2.4 地震因素 90
6.2.5 地热 90
6.2.6 冻土因素 90
6.2.7 湖泊因素 90
6.2.8 降水或冰川融水浸入 90
6.2.9 冰崩原因的综合讨论 91
6.3 阿汝冰芯记录的100年来的气候变化 92
6.3.1 冰芯钻取与分析 92
6.3.2 冰芯定年 93
6.3.3 阿汝冰芯氧同位素记录的气温变化 96
6.4 冰崩原因和机理的后期研究规划 100
6.4.1 冰崩发生的过程机理研究 101
6.4.2 冰崩产生的气候机理研究 101
6.4.3 地热异常对冰川变化影响研究 101
6.4.4 冰川运动与冰震研究 101
第7章 阿汝冰崩对下游湖泊的影响 103
7.1 阿汝错和美马错主要湖泊学参数 104
7.2 冰崩对阿汝错地形地貌的影响 104
7.3 冰崩扇融化速度估算 107
7.4 冰崩对美马错水位季节变化的影响 109
7.5 冰崩对美马错扩张的贡献 111
7.6 阿汝冰崩对湖水表面温度的影响 113
7.7 主要结论 116
第8章 冰崩科学预警体系构架计划 117
8.1 预警体系建设的整体思路 118
8.2 潜在冰崩危险的预警指标 119
8.2.1 冰川厚度变化 119
8.2.2 冰川冰裂隙发育及变化 121
8.2.3 冰崩潜在危险冰川的重点观测 124
8.2.4 阿汝地区再次冰崩的可能性分析 125
8.3 建立冰崩科学预警体系的计划 127
8.3.1 信息采集系统 127
8.3.2 预警监测系统 127
8.3.3 预警分析与决策系统 128
8.3.4 信息发布与对策系统 128
参考文献 129
附录 野外科考队科考日志 139
附录1 2017年8～10月河湖源冰川科考队科考日志 140
附录2 2017年12月～2018年1月阿汝冰川冰崩科考队科考日志 150
附录3 2018年7～8月阿汝冰川冰崩科考队科考日志 158
附录4 2019年10月阿汝冰川冰崩科考队科考日志 166
附录5 2020年9～10月阿汝冰川冰崩科考队科考日志 170
展开全部
西藏阿里地区阿汝冰崩科学考察研究报告 节选
第1章 国内外冰崩研究进展 冰崩是指冰川冰体大规模的突然坍塌现象，具有极强的破坏力，在全球中低纬地区的山地冰川都发生过。这一章，我们首先介绍冰崩的定义、国内外冰崩事件的发生历史和影响、冰崩的研究方法及研究进展等，供西藏阿汝冰崩考察研究借鉴。 1.1 冰崩定义及与冰川跃动的区别 冰崩(ice avalanche)指冰川上大块冰体甚至整条冰川在重力作用下突然崩落，是一种灾害性的自然现象。冰崩大多发生在陡峭冰川的末端和悬冰川(与地平面夹角大于30°)。造成冰崩的原因主要包括地形、大气和冰温状况，以及基岩的不稳定性或地震活动等。冰崩导致冰崩扇堆积，进而堵塞河流，造成冰湖溃决，危及当地居民的生命财产安全。 冰川跃动(glacier surges)是冰川不稳定性的另一种特殊的表现形式，即冰川的大片区域以每天数十米乃至上百米的速度高速流动，并持续数周甚至几年。冰川跃动是一种周期性的冰川运动形式(Meier and Post，1969；Dunes et al.，2015)。冰川跃动产生的重要条件是基岩摩擦力的减小，而造成该结果的因素包括异常高的水压、热力状态的改变以及冰下冰碛土流动性对于逐渐增强的剪应力和渗水的复杂响应。已经在全球发现了大量的跃动型冰川，包括青藏高原。 冰崩与冰川跃动是不同的自然现象，具有不同的定义。在冰川学科专著《冰冻圈科学辞典》中列出了“冰崩”一词，其定义为“在重力作用下冰川冰从冰川陡峻处或冰架边缘处崩落的现象”。该辞典中，对“冰川跃动”一词定义为“冰川末端在保持了较长时间相对稳定后，在短时间内突然出现的异常快速前进现象”。在国外冰川学家 Cuffey和 Paterson的专著 The Physics of Glaciers第四版中，单独设置了 Glacier Surges一章(第12章)，并在这一章中单独开辟了一节 Ice Avalanche，专门说明冰崩与冰川跃动是不同的。冰川跃动具有周期性且运动相对缓慢，但冰崩则是冰川大部分冰体(超过50%)在短时间内迅速崩塌。本书中，笔者认为需要对冰崩进行专门研究，于是特别分析了2002年发生在高加索山脉的 Kolka冰崩。 从中英文对照来看，snow avalanche对应“雪崩”，那么 ice avalanche就自然对应“冰崩”。冰崩的英文表达，有的学者用“avalanche”，也有学者用“collapse”。 1.2 国内外冰崩灾害历史记录 全球高海拔冰川分布区均发生过冰崩灾害，如阿尔卑斯山脉的 Allalin冰崩、安第斯山脉的 Huascaran冰崩、高加索山脉的 Kolka-Karmadon冰崩等。这些冰崩对当地的生态环境造成了严重破坏，也给当地居民的生命财产造成了巨大损失。 1.2.1 瑞士阿尔卑斯山脉 Allalin冰崩 1965年8月30日，瑞士阿尔卑斯山的 Allalin冰川发生冰崩(图1.1)，冰崩体的体积为2.0×106 m3，斜面坡度为27°，滑坠的垂直高度达到400 m，并造成下游修建 Mattmark大坝的88名建筑工人死亡。此次事件之后，该区对外关闭。在时隔35年后的2000年7月1日，在这一区域再次发生了冰崩事件，冰崩体的体积超过1×106 m3，但并未造成人员伤亡(Faillettaz et al.，2012)。此次冰崩发生的原因还不明确。 图1.1 1965年Allalin冰川冰崩前(a)与冰崩后(b)对比(Faillettaz et al.，2012) 1.2.2 秘鲁安第斯山脉 Huascaran冰崩 20世纪下半叶，在秘鲁安第斯山脉 Nevados Huascaran地区发生了两次冰崩灾害。1962年1月10日，发育在秘鲁 Nevados Huascaran山上的冰川突然断裂，体积约为13×106 m3的冰体涌入下游的村庄，在短短的7min内运动了15 km，瞬间摧毁了9个村镇，遇难人数超过4000人(Plafker et al.，1978)。1970年5月31日，秘鲁7.7级大地震再次触发了 Nevados Huascaran冰崩(图1.2)，511号冰川的冰崩体宽达800 m，裹挟着50×106 m3的冰体奔涌而下，以280～335 km/h的速度移动了约17 km，直接掩埋了下游的一座城镇，造成约25000名居民遇难(Ericksen et al.，1970)。这两次冰崩都是由地震诱发的。 图1.2 1970年 Huascaran冰崩现场的倾斜鸟瞰图(Plafker and Ericksen，1978) 1.2.3 高加索山脉 Kolka-Karmadon冰崩 2002年9月20日，高加索地区的 Kolka-Karmadon发生冰崩(图1.3)，Kazbek北坡的冰川在海拔4780 m处断裂，厚达140 m的冰体以180 km/h的速度向下移动了18 km，同时形成了长达15 km的泥石流流通区，彻底摧毁了沿途的村庄，超过120人遇难。冰崩后堆积的冰体宽200 m，厚度为10～100 m，体积为110×106～120×106 m3。此次冰崩过程中，冰崩体脱离冰床，暴露出底部裸露的基岩，而且现场还出现了来源不明的硫化氢气体(Klimes et al.，2009)。与全球发生过的冰崩相比，这次冰崩的规模是史无前例的，引起了国际冰川学界的高度重视(K b et al.，2003； Kotlyakov et al.，2004)。这次冰崩可能是由气候变化引起的。 图1.3 2002年高加索山脉 Kolka-Karmadon冰崩现场(Huggel et al.，2005) 1.2.4.帕米尔高原公格尔九别峰 Karayaylak冰崩 2015年5月，在新疆帕米尔高原的公格尔九别峰(克孜勒苏柯尔克孜自治州阿克陶县境内)的 Karayaylak冰川(中国冰川编目：5Y663B25)发生跃动和冰崩(图1.4)，冰崩体的长度约20 km，平均宽度1 km，体积约5×108 m3。这是一次冰川底部跃动与顶部冰崩并存的灾害事件(Shangguan et al.，2016)。此次冰崩没有造成人员伤亡，但周边10 km2 草场、上百头牲畜被掩埋，61 户牧民房屋受损，并在部分区域形成了堰塞湖。 尽管没有记录表明该冰川曾经发生过跃动或冰崩，但在采访时，老年居民从父辈口传中记得约100年前一次冰川的前进导致冰湖溃决洪水(glacial lake outburst flood，GLOF)。 通过以上对全球历史上重大冰崩灾害发生记录的对比，可以发现2016 年发生在西藏阿里地区的两次冰崩在青藏高原是史无前例的。对近十年(2007～2017年)高亚洲地区的冰川灾害记录进行归纳和分析后(表1.1)发现，两次阿汝冰崩绝非偶然事件，而极有可能是高亚洲地区冰川灾害的一次集中爆发的前奏。随着全球气候变暖的日益加剧，高亚洲地区冰川灾害发生次数趋频，规模不断扩大，受灾人数也不断增加，对当地生产生活的威胁和对自然环境带来的破坏也日益加剧。这些都反映出高亚洲地区冰川灾害尤其是冰崩灾害研究的迫切性和必要性。 1.3 冰川运动学和动力学研究实例 在地球的圈层构造中，冰川是介于大气圈和岩石圈间的一个重要而又十分特殊的圈层——冰冻圈的组成部分。冰川的物质组成主要是冰，它具有依赖于温度变化的多相态属性。在物理性质上，冰川物质的密度一般小于1 g/cm3，并且具有十分小的抗剪(0.7～3.1MPa)和抗压(5～25 MPa)强度。在重力作用下，受冰–岩间叶理化滑移、冰体破裂(冰震)、冰体密实化和冰体塑性变形等的影响，冰川时刻处于运动状态，其运动速度可以从几厘米/年到几十米/天。受冰川运动的影响，一方面，冰体对其下覆冰床进行刨蚀和搬运，从而塑造出各种冰川地貌；另一方面，冰川运动使积累区的冰量得以输出，成为重要的水资源。自冰川学建立以来，科学家对冰川运动的观测研究从未间断过。 近30年来，随着空间对地观测技术的进步，应用 GPS定位技术来观测冰川运动取得了重大进展(Anderson et al.，2004；Kavanaugh et al.，2009；Walter et al.，2011； Bartholomew et al.，2012；Smith et al.，2015；Roeoesli et al.，2016)。这些高精度的冰川运动观测为探讨冰川稳态运动、跃动、崩塌等过程的动力学机制提供了重要的约束条件(Riihimaki et al.，2005；Marshall et al.，2005；Hoffman and Price，2014；Mayaud et al.，2014；Hoffman et al.，2016)。冰川运动观测的主要进展有：①基于冰川高精度 GPS运动观测，科学家发现了冰川表面的运动存在季节性变化(Bingham et al.，2008； Bartholomew et al.，2010)；②认为导致冰川季节性运动变化的动力学机制主要与温度变化、冰川内部孔隙水运动、冰–岩接触带形态(如冰–岩冻结程度、冰–岩间物理化学性质等)等有关；③冰体温度、孔隙水压力、冰–岩接触带性质变化发展到某一临界值时，冰川将不再处于稳态，而是倾向于发生冰、冰–岩混合物的崩塌，即冰崩(Senthil and Mahajan，2003；Huggel，2008；Schneider et al.，2010；Pudasaini，2014)。 研究者通过在阿拉斯加的 Bench冰川上架设5台 GPS(图1.5)，连续进行了60天的观测，发现在稳态运动分量中明显叠加了冰川的瞬态运动(Anderson et al.，2004)。对比冰川运动时序特征与温度、冰川末端径流等观测的结果，他们认为该冰川发生瞬
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