冰川变化

冰川变化（glacier variation），指气候变化引起的冰川物质和形态的时空变化。气候变化引起冰川上积累量和消融量的变更，导致冰川物质平衡盈亏、雪线升降、冰面高度变化和运动速度快慢等一系列的变化，最终导致冰川面积增减和末端位置进退。

冰川物质平衡

包括冰川的物质变化及其时空分布。在冰川物质平衡中，收入项和支出项分别以积累量(c)和消融量(a)表示。积累量包括冰川物质供给的各种过程，如降雪、雪崩、雾淞及雨水冻结等。消融量则包括冰川物质损失的各种过程，如融化、径流、蒸发、风吹雪等。消融主要发生在冰舌区的冰川表面。冰川物质平衡(b)在任何时间都是积累量与消融量的代数和，它是单位面积上相对于去年夏末冰川表面的质量变化（以水当量体积表示）。

式中t1为开始时间；t为任意时间；ċ和ȧ分别为积累率(·为水当量厚度的增加速率)和消融率(水当量厚度的减少速率)。

天山乌鲁木齐河源Ⅰ号冰川（图1）是中国冰川物质平衡观测时间系列最长的冰川，1959～1982年间物质平衡年际变化很大，变幅为+374～-708毫米间。正平衡的年份为10年，负平衡为14年，多年平均值为 －110.6毫米，累计物质平衡为-2655毫米，这与60年代以来该冰川末端长期退缩的情况相符合（图2）。物质平衡与平衡线（指冰川上雪线）高度一般呈明显的负相关。平衡线降低，积累区面积扩大，物质平衡为正值；反之，则出现负值。

图1　中国天山乌鲁木齐河源Ⅰ号冰川

图2　中国天山乌鲁木齐河源Ⅰ号冰川的物质平衡情况图

冰川形态变化

包括冰川末端进退、冰面高度升降和冰川面积增减。由于后两者研究不够，目前多以冰川末端变化代表冰川的形态变化。冰川末端的近期变化一般根据固定位置处重复测量、比较不同时期的卫星影像、航空照片、地形图以及文献记述获得。百年以上时间尺度的冰川变化主要根据地貌遗迹调查和冰川沉积物分析。冰川末端的变化有：①季节性变化，冬季前进，夏季后退；②多年性变化；③循环性变化，进退的时间都较短促，且有周期性；④偶然性变化。

20世纪世界不同地区冰川进退的一般趋势为：①20年代前为“小冰期”（14世纪至20世纪20年代，代表一个百年计的气候寒冷期）冰川前进的尾声。②20～40或50年代，随着全球性的气候变暖，各地冰川普遍后退变薄。③60年代末70年代初，全球性气候特别是高、中纬地区气温明显下降，世界不同地区的冰川物质平衡呈现为正值，退缩冰川的速率减小，很多冰川转为前进。

中国青藏高原及其周围山地的冰川动态与上述世界冰川变化的总趋势基本一致，但在时间略有前后。50年代和60年代初，中国冰川均处于退缩的状态。如在1956～1960年间，慕士塔格山的乔都马克冰川平均每年退缩3.5米，苏木卡尔冰川平均每年退缩3.7米；1956至1976年左右，在祁连山测定的22条冰川末端均在退缩，平均年退缩量在12.5～22.5米间。70年代中期以来，虽然大多数冰川仍在退缩，但后退速率变慢，如祁连山东段水管河4号冰川的退缩率在1956～1975年间年平均为16米，在1976～1978年间年平均退缩量下降到6米。在昆仑山、喀喇昆仑山、帕米尔以及喜马拉雅山中，有许多冰川处于前进状态，稳定冰川也不少。据统计，青藏高原及其周围山地的116条冰川中，35条在前进，62条在退缩，19条冰川末端稳定不变。

不同的冰川进退变化幅度差别很大。据对全球性695条冰川的统计，常态冰川进退年变幅小于10米的占59.8%，等于10～25米的占22.4％，年变幅大于100米的仅占2.2%。而且，同一条冰川在不同时段年变幅也有明显的差异。如中国天山乌鲁木齐河源Ｉ号冰川末端自60年代初以来一直处于后退变薄的状态，但后退速率不一，1960年9月至1973年8月平均退缩速率为5.96米/年，1973年8月至1980年8月后退速率减小为3.28米/年，1980年8月至1984年9月平均后退速率略增为3.35米/年。

跃动冰川的变化

跃动冰川是指经历了较长时间的稳定甚至停滞之后，在短暂时间突然出现异常快速前进或巨大水平位移的冰川。跃动期间末端位置的年变幅以公里计。如喀喇昆仑山的库蒂亚冰川在1953年3月至5月初两个月内冰舌末端前进了12公里，帕米尔的熊冰川在1963年4月22日至6月23日间冰舌末端位置前进1.6公里。跃动冰川变化的主要特点是：①所有跃动冰川都周期性地反复跃动；②大部分跃动的周期性均匀，且每一旋回的长度对同一条冰川几乎是不变的；③所有跃动均发生在较短的时间内，最普遍的为2～3年，而平静期要长得多，一般为20～30年；④跃动期间冰流的速度比平静期的流速至少快一个数量级，冰的水平位移总量通常为数公里；⑤所有跃动冰川在空间上可以划分为冰积储区和冰接收区，前者与冰川积累区并不相同，它可能完全在冰川消融区内。跃动是冰川变化的特殊形式，各种类型与规模的冰川都能发生跃动，而且几乎能在各种气候条件下出现，其原因和机制迄今尚未被人们所完全认识。

与气候变化的关系

冰川变化与气候变化之间的复杂关系，迄今还很不清楚。主要问题是：冰川变化响应气候变化在时间上有滞后现象，不同的冰川滞后时间差别很大，小冰川对气候变化的响应时间为数年至数十年，大冰川的响应时间可达数百年甚至数千年。如南极冰盖的响应时间以万年计。即使在相同的气候变化情况下，不同的冰川甚至同一条冰川的不同冰流，可以出现完全不同的变化动态。而且，冰川对小气候变化也很敏感，它可以强烈地增幅这些小气候的变化，并留下持久的地貌痕迹。此外，冰川对气候变化有反馈作用。所以研究冰川变化可以了解过去的气候变化情况，预测未来的气候。