本文通过分析木孜塔格地区及其周围214条冰川的朝向、面积、坡度、长度和部分冰川物质平衡线高度等地形学特征,辅之以木孜塔格附近茫崖、小灶火、若羌和且末气象站资料来探讨木孜塔格地区冰川发育的水汽来源问题。利用ArcGIS10.2提取地形特征信息,Origin Pro 2017和 Adobe Illustrator CC 2017辅助作图。
冰川的朝向是指冰川面对的方向(施雅风等, 2000)。214条冰川朝向按照北(N,0°~22.5°,337.5~360°),东北(NE,22.5°~67.5°),东(E,67.5°~112.5°), 东南(SE,112.5°~157.5°), 南(S,157.5°~202.5°),西南(SW,202.5°~247.5°), 西(W,247.5°~292.5°)和西北(NW,292.5°~337.5°) 八个方位来统计。各方位上所有冰川的面积累加得到该方位冰川面积。本文统计的冰川坡度为某条冰川的平均坡度。文中所用到对冰川朝向、面积和坡度的统计数据来自中国第二次冰川编目(Guo et al, 2014),冰川长度的统计数据来自Google Earth,利用Google Earth中添加路径功能,从每条冰川最高处冰川后壁(无后壁则从山脊线最高处算起)开始测量,沿冰川中部至冰川末端止。
冰川物质平衡线高度(Equilibrium Line Altitude,ELA)是指在非遮阴的平面上,一个平衡年内冰川物质的积累量和消融量正好相等点连线的海拔高度(或附加冰带下限的海拔高度)(谢自楚和刘朝海, 2010; 鞠远江等, 2004),是冰川积累区和消融区分界线的海拔(崔航和王杰, 2013)。冰川ELA与固态降水和大气温度存在密切的相关性(崔航和王杰, 2013),而降水主要由输送的水汽形成,因此,研究该区ELA的数值变化对于研究该区冰川发育水汽来源有一定的参考意义。计算ELA的方法有多种,本文在计算该区ELA时,采用常用的Hofer法(Terminal to Ridgeline Altitude Method, TRAM)、末端至冰斗后壁比率法(Toe-to-Headwall Altitude Ratio, THAR)和积累区面积比率法(Accumulation Area Ratio, AAR),国内学者已总结其基本原理和计算方法(崔航和王杰, 2013),计算的关键在于比例因子的取值。前人研究THAR的值多介于0.3~0.8之间(Meierding, 1982; Clark et al, 1994),根据本区所处纬度位置和冰川发育特点,参考前人利用TRAM和THAR方法对中低纬度冰川ELA研究(张威等, 2008; Manley, 1961; Loibl et al, 2014),本文在计算ELA时取TRAM和THAR的值为0.5。不同学者探索出AAR值不尽相同(Porter, 1975; Kaser et al, 2002; Aoki, 1999),而Kern et al(2010)认为,AAR取值和冰川面积呈对数关系,冰川面积在0.1~1 km2时,AAR取(0.44±0.07),面积在1~4 km2时,AAR取(0.54±0.07),而当冰川面积>4 km2时,AAR取值为(0.64±0.04)。本文利用AAR方法计算ELA时参考Kern et al(2010)的研究成果,将面积介于1~4 km2的冰川AAR值定为0.54,而面积大于4 km2的冰川AAR取值为0.64。鉴于研究区内部分冰川规模较小,本文在计算ELA时只计算长度大于平均值的冰川。根据前文统计214条冰川长度,求得平均长度约为1.65km,长度大于平均值的冰川共有51条,其中N朝向14条,NE朝向6条,E朝向10条,SE朝向4条,S朝向9条,SW朝向2条,W朝向2条,NW朝向4条。各冰川最高点与最低点海拔取自中国第二次冰川编目数据集(Guo et al, 2014),各冰川山脊线平均高度在ArcGIS10.2中计算完成,而AAR法以30 m精度ASTER GDEM V2(数据来源于中国科学院计算机网络信息中心地理空间数据云平台(http://www.gscloud.cn))为基础,参照Pellitero et al(2015)提出的方法在ArcGIS10.2中计算完成。
气象资料分析选取木孜塔格周边茫崖、小灶火、若羌和且末四个气象站2011-2015年有记载的1815天日最大风速的风向及其对应的日降水量资料(数据来源于国家气象科学数据共享服务平台,http://data.cma.cn/)。风向和降水量按中国气象数据网提供气象资料中16个方位分别统计,将风向相同的天数及其对应的日降水量分别累加后进行分析。