作者:刘晓倩 来源:科学网 www.sciencenet.cn 发布时间:2018/10/14 13:55:18
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中科院西北生态资源研究院
科研人员量化冰川表面主要杂质吸光能力

 

14日,记者从中科院西北生态资源研究院获悉,该院冰冻圈科学国家重点实验室康世昌研究员团队与中科院青藏高原研究所、兰州大学等单位合作研究发现,虽然在600nm波段,冰川冰尘中有机质和黑碳的吸光性较高,但在450nm波段多数冰尘中针铁矿的吸光能力已高于黑碳。该成果日前发表于冰冻圈著名国际期刊《冰冻圈》(The Cryosphere),为准确评估吸光性杂质对冰川消融的影响奠定了基础。

20世纪以来,全球多数山地冰川出现退缩,且近期呈现加剧趋势,尤其在我国青藏高原更为明显。山地冰川特别是其消融区表面往往存在大量暗色吸光杂质,即冰尘。冰尘组成相对复杂,包括矿物沙尘颗粒、黑碳、有机质及微生物等。冰尘能够降低冰川表面反照率,吸收更多太阳辐射,从而成为影响冰川物质平衡的重要因素之一。目前关于冰川反照率影响因素的研究主要集中在黑碳等,对冰尘的矿物组分及其吸光性研究尚鲜见报道。估算冰川表面黑碳、有机碳和沙尘的吸光贡献具有很大挑战性。

在广泛应用的雪冰辐射模拟软件中,输入参数主要为沙尘质量浓度,而对沙尘的组成特征缺乏考虑。沙尘的吸光能力依赖于其中的铁氧化物,如针铁矿、赤铁矿等。因此研究青藏高原冰川表面冰尘中铁氧化物的矿物形态、光学特征能够为完善、改进雪冰辐射效应模拟提供关键输入参数。目前常规方法难以准确测定复杂冰尘样品中赤铁矿和针铁矿的含量。

该论文的通讯作者康世昌介绍,课题组针对野外采集的5条青藏高原冰川冰尘样品,利用漫反射光谱DRS准确测量了冰尘中针铁矿和赤铁矿含量,发现铁氧化物占总铁的31%-70%,其中针铁矿含量显著高于赤铁矿,占铁氧化物的81%-98%。同时对冰尘样品的黑碳含量进行了热光法测定。在此基础上,利用积分光谱仪,获得了冰尘整体样品、针铁矿和赤铁矿的吸光特征,并进一步计算了冰尘样品中针铁矿、赤铁矿、黑碳和有机质等吸光组分对冰尘总吸光的相对贡献。结果显示,在600纳米波段有机质和黑碳是最为主要的吸光组分,而在450纳米波段铁氧化物的贡献迅速增加,在多数冰川冰尘中针铁矿的吸光已高于黑碳。

 
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