青藏高原东南部海子山古冰帽模拟

Reconstructing paleo glacier and ice caps in the Tibetan Plateau is important to the understanding of past climate, monsoon evolution, impacts of glaciations in shaping the earth surface. Lots of work has been done with traditional methods to reconstruct the magnitude and timing of the glaciations in the Plateau. However, we are still lack of important information of paleoclimate during glaciations. With the development of numerical modelers, simulating past glaciers or ice sheet is providing us new insights into the past climate, ice sheet dynamic and thermal condition. Hereby I propose to use a parallel ice sheet model（PISM） to simulate Haizishan paleo ice caps in the southeastern Tibetan Plateau, where multiple stages of ice cap were identified based on geomorphological and dating work. Comparing geomorphological evidences and modeling results, we constrain the paleo climate, such as precipitation and temperature. The model allows us to examine ice temperature, ice flow velocity to test the hypothesis of complex basal ice thermal regime, thereby improve the understanding of impacts of ice cap on landscape. In comparison with glaciations in the other regions through the Plateau, the proposed work deepens our understanding of impacts of climate pattern on glaciation pattern and the evolution of monsoon system.

重建青藏高原古冰川对于认识冰期古气候及高原季风演化、认识古冰川动力学和热学性质和古冰川对高原地貌的塑造作用具有重要意义。许多研究者通过地貌学、沉积学手段甄别勾勒冰川地貌,采用年代学手段确定冰期时代，取得显著进展,但是应用数值模型模拟高原古冰川的研究屈指可数。数值模拟能提供直观可视化的古冰川格局，约束冰期时古气候，并定量研究冰川动力学和热力学性质。近年来国际上在山谷冰川及冰盖数值模型的研究进展使得模型的可靠性及适用性得到提升。本项目拟对高原东南部海子山古冰帽应用并行冰盖模型（PISM）模拟并获取最大及末次冰期时古冰帽的范围、气温、降水、冰帽形态、动力学及热力学性质等，并用模拟结果来检验基于地貌及年代学证据推断的复合型冰帽假说。还将采用现今河砂样品与漂砾和基岩样品的10Be浓度对比，定量确定古冰川对下伏基岩的侵蚀作用，与模拟的侵蚀模式进行互相验证，丰富对青藏高原冰期气候和地貌环境的认识。

重建青藏高原古冰川对于认识冰期古气候及高原季风演化、认识古冰川动力学和热学性质和古冰川对高原地貌的塑造作用具有重要意义。许多研究者通过地貌学、沉积学手段甄别勾勒冰川地貌,采用年代学手段确定冰期时代，取得显著进展,但是应用数值模型模拟高原古冰川的研究屈指可数。数值模拟能提供直观可视化的古冰川格局，约束冰期时古气候，并定量研究冰川动力学和热力学性质。本项目选取高原东南部海子山古冰帽为研究区应用并行冰盖模型（PISM）模拟已恢复最大及末次冰期时古冰帽的范围、气温、降水、冰帽形态、动力学及热力学性质等。 模拟结果显示最大及末次冰期时的冰盖分别扩展到4000 km2 及3000 km2. 这一结果与地貌证据恢复的两次冰期时的最大面积一致。基于模拟结果和地貌恢复结果在面积大体一致的原则，冰川模拟的敏感性分析结果显示在末次冰盛期和最大冰期的古气候相对于现今水平，温度变动的区间分别是-3.4 °C ~ -5.2 °C 和 -4.3 °C ~ -5.9 °C，对应的降水变化分别是现今水平的120% ~ 50% 和 140% ~ 60% 之间。 冰川模拟得到的冰川动力学和热力学的结果也验证了基于地貌及年代学证据推断的复合型冰帽假说。为了更准确地界定冰帽侵蚀对下伏地形的影响，项目还采用海子山高原面上的现今河砂样品，漂砾和基岩样品， 应用10Be暴露测年，定量确定古冰川对下伏基岩的侵蚀作用。实验结果计算得到的在末次冰期冰帽对海子山高原面上下伏基岩的侵蚀量约为0~3.16 m, 且从外围到中心呈带状分布。总的来说，该项目的主要目标和任务均已完成并取得良好的成果。项目的成果很好的促进了我们对于藏东南海子山古冰帽性质，冰帽对地形作用，以及古冰期时气候特征的了解。