青藏高原北部典型冰川流域化学风化研究.pdfVIP

第78 卷第7 期 地 理 学 报 Vol.78, No.7 2023 年7 月 ACTA GEOGRAPHICA SINICA July, 2023 青藏高原北部典型冰川流域化学风化研究 1 1 1, 3 2 1 1, 4 李 铮 ，钟 君 ，李思亮 ，秦 翔 ，徐 森 ，陈 率 （1. 天津大学地球系统科学学院，天津300072 ；2. 中国科学院西北生态环境资源研究院 祁连山冰冻圈与生态环境综合观测研究站，兰州730000 ；3. 天津市环渤海关键带科学与 可持续发展重点实验室，天津300072 ；4. 香港大学地理系，香港999077） 摘要：青藏高原生态环境对气候变化的响应是全球变化研究关注的重点问题。地表风化与气 候变化之间具有紧密的联系，因此对冰川流域硅酸盐岩风化以及黄铁矿氧化进行定量研究可 为理解高原气候变化提供关键性认识。本文以青藏高原北部祁连山典型冰川流域—老虎沟流 域为研究对象，通过分析流域河水及降水的水化学和氢氧同位素，研究了冰川径流来源，河流 溶质来源以及水文条件对溶质的影响，流域化学风化速率以及黄铁矿氧化对化学风化碳汇效 应的影响。利用同位素径流分割得到地下水、冰川融水以及大气降水对冰川径流的贡献分别 为18.2% 、58.3%和23.5% ，并进一步通过溶质产生模型讨论了冰川河流量对溶质的影响。通过 反演模型计算得到碳酸盐岩、硅酸盐岩、蒸发岩和降水对河水阳离子的贡献分别为59.1% 、 20.1% 、8.3%和12.5% ，蒸发岩、降水和融雪、黄铁矿对SO2 - 的贡献分别为14.4% 、8.0% 、77.6% 。 4 最终估算得到碳酸盐岩和硅酸盐岩的风化通量分别为50.8 g/s 和7.8 g/s ，相应的CO 吸收速率 2 2 2 6 分别为24.4 t/(km a)和5.9 t/(km a)。考虑黄铁矿氧化的影响后，短时间尺度（ 10 a）老虎沟流域 2 6 总CO 吸收速率为8.3 t/(km a) ，在长时间尺度（ 10 a ）则会释放CO ，总CO 释放速率为16.2 2 2 2 t/(km2 a)。总体来说，本文对老虎沟冰川流域的硅酸盐岩风化以及黄铁矿氧化对气候变化的响 应进行了评估，明确了黄铁矿氧化对碳循环的影响，丰富了青藏高原流域风化和碳循环理论 研究。 关键词：老虎沟冰川；水化学；氢氧同位素；径流分割；化学风化；黄铁矿氧化 DOI: 10.11821/dlxb202307017 1 引言 地球气候变化在近百年来相对显著，有大量记录表明工业革命以来大气中具有温室 效应的CO 浓度与全球平均气温均呈现上升的趋势。大气CO 浓度近年来已经达到420 2 2 ppm ，约为工业革命之前的1.5 倍，大气CO 浓度上升导致日益严峻的温室效应成为了人