天山烏魯木齊河源 1 號冰川

天山烏魯木齊河源 1 號冰川（簡稱：天山 1 號冰川、天山一號冰川或烏源一號冰川）是位於新疆天山中部天格爾峰二峰北側的冰川，是烏魯木齊河河源中最大的冰川。1959 年開始建立觀測站對冰山進行觀測，在天山冰川站加入（WGMS）後，天山 1 號冰川成為十座世界冰川監測中心設立的參考冰川之一。該冰川自觀測以來一直在退縮，1993 年該冰川分裂成兩支獨立的冰川系統。1997 年以來冰川消融加速，物質平衡大幅虧損，平衡線高度明顯上升。2017 年起開始建設烏魯木齊河水源地天山 1 號冰川保護區工程。

冰山資訊

1.1 冰川的形成及條件

包括天山 1 號冰川在內，坐落在烏魯木齊河源大西溝的現代冰川擁有儲存完好的末次冰盛期堆積和侵蝕的地貌地形。

這些冰川因為其多樣的形態以及清晰的冰川侵蝕與沉積地形成為中國較早開展第四紀冰川研究的地點之一。古近紀的剝蝕面在新近紀和第四紀受到抬升作用，形成了現在天山山脈斷塊式山嶺與山間盆地的地勢。天山中部在第四紀有超過 7000 米的上升和下降總量，這導致了天山氣溫更低、降水更為豐富，為當地冰川的發育提供了良好的環境條件。

1.2 地理方位、地貌及冰川現狀

天山烏魯木齊河源 1 號冰川位於天山山脈中部天格爾峰二峰北坡，東北朝向。地處亞洲乾旱和半乾旱地區中心，距離海洋較遠，離天山 1 號冰川最近的大洋是向南 2500 千米外的印度洋。冰川距離烏魯木齊市市中心 120 千米，天山烏魯木齊河源 1 號冰川是烏魯木齊河源頭地區發育的 7 條現代冰川之中面積最大的一條冰川，也是烏魯木齊河的補給源頭。天山 1 號冰川同時也是阿拉溝等其他河流的發源地。按形態天山 1 號冰川屬於冰斗 - 山谷冰川，按冰川物理特性分類屬於大陸型冰川。

天山 1 號冰川地形屬於典型的侵蝕堆積地貌。在此冰川能看到不同的冰磧地貌，其中較為明顯的是冰川末端有三道分別形成於公元 1538±20 年、1777±20 年、1871±20 年的終磧壟。天山 1 號冰川的冰蝕地貌有在其東北側有一最長延長深度超過 1.5 公里，面積為 1.62 平方千米，鬥口朝南的空冰斗。除此之外，天山 1 號冰川有擁有冰川擦痕的 U 型山谷、羊背石的冰蝕地貌表面，在附近也能看到刃脊、角峰的冰蝕地貌。

因常年處在退縮狀態，天山 1 號冰川已經分為東、西兩支冰川。東支面積 1.068 平方千米，最高點海拔 4267 米，最低點海拔 3743 米，長度為 2.028 千米，冰川厚度 133 米。西支表面積 0.578 平方千米，最高點海拔 4484 米，最低點海拔 3845 米，長度為 1.714 千米，冰川厚度 108 米。天山 1 號冰川成冰帶可分為消融帶、滲浸 - 凍結帶和滲浸帶。天山 1 號冰川常年被凍土環繞，土地型別為冰磧物粉砂土。

天山 1 號冰川的具有四種已經確定的機制，分別為冰的變形，冰河床的變形，剪下斷層的變化以及在冰河床上滑行。從速度上來看，天山 1 號冰川西支比東支速度快、速度變化幅度大而且兩支運動速度方向大體相同，且兩支冰川表面運動速度在同一斷面上表現為從中間向兩側逐漸減少。兩支冰川運動速度最大值均出現在 5-7 月，其中東支速度為 0.3 米每月，西支為 0.4 米每月，隨後速度減小。東支 9 月份之後速度開始緩慢增大，西支則在 12 月以後開始回升。

1980 年到 1981 年，科研人員曾在天山 1 號冰川末端挖掘出 90 米的人工冰洞。冰洞開挖後，發現在洞口 15 米的範圍內底層冰體中有琥珀冰層的存在。下部冰層中存在有個體較小成層分佈的氣泡以及因冰層的剪下運動而出現的岩屑等細微土粒。冰洞開挖後，洞內出現大量裂隙，是因為兩側運動速度不一致所致。冰洞中底磧平整，冰體與底磧平順相接界限分明。

1.3 水文資訊

在 2010/11 的物質平衡年中，海拔高度為 3539 米的大西溝氣象站測得該地區降水量為 466 毫米，在平衡線高度的降水量為 500 到 700 毫米。該站點年平均氣溫為零下 4.2°C。2002 年到 2015 年間，天山烏魯木齊河源 1 號冰川的平衡線高度呈現上升趨勢。1959 年開始對天山 1 號冰川觀測以來，該冰川一直處在退縮狀態，1993 年，兩支冰舌完全分離成兩條完全獨立的冰川體系。到了二十世紀 90 年代中期，冰川退縮狀態明顯開始加速。到了 2006 年，相比於 1962 年時的冰川面積減少了 14%，約 0.3 平方千米。到了 2012 年，天山 1 號冰川的面積較 1975 年減少了將近 17%，約 0.113 平方千米。在 2015/2016 物質平衡年中，冰川表現出明顯變薄以及質量損失。2016/2017 物質平衡年雖然也體現出了冰川變薄及質量損失，但在程度上與前一年相比略有緩和。1959 年到 2010 年，天山 1 號冰川積累區比率為 46%。1 號冰川一直處於後退狀態。1962 年到 2010 年間，天山 1 號冰川的也一直在退縮，其中東支在 1959 年到 2010 年間減少 199.3 米，西支更是超過 241 米。天山 1 號冰川東、西兩支冰川因地形、海拔、坡度坡向、規模等原因退縮狀態不同，東支物質虧損大於西支且積累區比率下降幅度大於西支，但平衡線高度低於西支。冰川物質損失為河流徑流量大量的水資源，1993 年到 2018 年間烏魯木齊河源 1 號冰川所覆蓋的河流流域的平均年徑流量是 1959 年到 1992 年的 1.7 倍。從 1986 年至 2001 年，天山 1 號冰川冰川融水徑流增加了 84.2%。1959 年到 2008 年之間，額外補充給河流徑流量大概是天山 1 號冰川年徑流量的 16 倍。而融水徑流中離子主要來自於風化的碳酸鹽、黃鐵礦和長石類礦物。

有學者根據穩定同位素追蹤了冰川水分的來源。天山 1 號冰川的水分自於不同地區的夏季降水及冬季降雪，其中夏季降水對冰川的影響較大。在春天，天山 1 號冰川的水分來源主要來自於來自烏茲別克，哈薩克和中東。夏季時，則來源多來自吉爾吉斯斯坦和中國西北地區，到了秋天，大部分水分來自於中亞和哈薩克南部。而冬季水分來源主要受到西風和極地氣團的影響。

1.4 生物種群

天山 1 號冰川屬於高寒生態系統，生物鏈相對單一，生態系統脆弱。相比於天山 1 號冰川的退縮前沿，其表面粉塵具有更高含量的硝態氮、速效磷、速效鉀以及有機物。天山 1 號冰川中表麵粉塵的藍細菌群落多樣性指數相對較高。以顫藻目以及色球藻目為主，其中顫藻目具有。天山 1 號冰川前緣土壤微生物群落生物的多樣性指數隨著演替時間增加而增加且未到達穩定狀態，並且和土壤的年齡相關。天山 1 號冰川中融水可培養細菌群落可分為 5 個系統發育類群、8 個屬，此冰川的融水可培養細菌群落具有耐藥性且大部分屬於耐冷菌。以擬桿菌門和 γ- 變形菌具有優勢度。另外，天山 1 號冰川共有 5 目、12 科、24 屬的 51 種地衣，其中屬於茶漬目的有 10 科、17 屬、42 種。而從生長基物型別區分有蘚叢、土層、草地、地面、石浮土、巖面、荒漠風滾、樹皮及樹枝、朽木 9 種類型。天山 1 號冰川沉積層和表面冰塵中的真菌類群共有 26 個，主要是擔子菌門、子囊菌門以及壺菌門。擔子菌門和子囊菌門為優勢菌種。但在屬的水平下，具有較高丰度的真菌在兩種環境下並不一樣。另外有學者對前沿凍土活動層古菌群落的垂直分佈有所研究。

天山 1 號冰川退縮地植物群落的演替過程具有由菊科到石竹科到禾本科到莎草科的特徵，其中菊科、禾本科、石竹科和景天科一些種具有優勢度，例如菊科的火絨草、黃頭小甘菊、鼠麯雪兔子、萎軟紫菀。天山 1 號冰川的高寒冰緣植物包括虎耳草屬植物、紅景天屬植物、黃花夏至草、高山葶藶、高山紫菀、毛建草等植物，這些植物按區分，屬於形體為適應高山惡劣且多變的生態壞境，整個植物緊縮為密實的墊狀體的高山墊狀植被。天山 1 號冰川也是被列為世界自然保護聯盟瀕危物種紅色名錄中 “易危物種” 的伊犁鼠兔的棲息地之一，該地區伊犁鼠兔的數量在減少。天山 1 號冰川也有盤羊、北山羊、狐狸、白鼬、雪雞、旋壁雀等動物的活動蹤跡，更是盤羊、北山羊的繁殖地。

影響

2.1 自然因素

在一些研究中，學者認為與歐洲和北美中部的冰川不同的是天山 1 號冰川的中積累（降水）和消融（高溫）多在夏季出現，冬季則僅有少量降雪。冰川平衡線高度會受到氣溫及降水量的影響，在夏季如果溫度升高 1 攝氏度，冰川平衡線高度將會上升大概 61.7 米。反之，若溫度下降 1 攝氏度，平衡高度線則會下降 61.7 米。如果年降水量增加 10%，平衡線高度則會下降 13.1 米。如果減少 10% 則會上升 13.1 米。1 號冰川的大部分平衡線變化和夏季氣溫與降水有關，總體呈現上升的趨勢。自 1960 年以來，烏河源 1 號冰川質量平衡一直在減少並且減少的速度在增加，到 2016 年，共有 42 個負質量平衡年和 15 個正質量平衡年。

關於對天山 1 號冰川的物質平衡的影響因子也有不同聲音。有學者認為冬半季的降水量與夏半季的降水量幾乎同等重要，影響冰川物質平衡的主要因素也包括積溫。也有學者透過利用該冰川降水量、入射短波輻射、相對溼度和風速建立能量平衡模型，其結果顯示冰川融化主要受到短波輻射控制，冰川的物質平衡對降雪的反照率非常敏感。而在天山 1 號冰川影響反照率的因素除了降雪之外，也包括雲量的變化、黑炭顆粒、不溶性顆粒物例如成分包括有機質、無機礦物顆粒和微生物的冰塵。1 號冰川在降雪後反照率變化不明顯，但當冰層開始暴露的時候，反照率會發生明顯變化，並且隨著海拔增加而增加。

2.2 人類活動

天山 1 號冰川的退縮和烏魯木齊市面積的擴張和人口的增長也有一定的關係。天山 1 號冰川曾作為旅遊景點吸引著遊客前往遊覽。每年 6 月到 9 月會有三千到五千的遊客前往天山 1 號冰川，雖然新疆維吾爾自治區人民政府和烏魯木齊市人民政府曾釋出旅遊禁令，但當地牧民依然設卡讓遊客進入天山 1 號冰川遊玩。當地牧民會採集山上的雪蓮、紅景天等高寒植被進行販賣。而前來的遊客不僅遊玩，一些人也會將飲料瓶、食品袋留在現場，同時也會出現遊客對冰川的踩踏行為。這些行為導致當地植被受損、覆蓋面積下降、自然恢復力也受到傷害。這些結果證明當地生態環境的承納量不足以應對天山 1 號冰川的旅遊活動。持續不斷的旅遊活動也對當地食物鏈、棲息以及繁殖環境產生負面影響，持續的負面影響最終可能導致當地物種多樣性下降。

另一個對天山 1 號冰川有負面影響的人類活動是企業汙染。火電廠、電石廠、水泥廠、石灰廠等工廠以及 30 多處煤礦坐落在天山 1 號冰川為源頭的烏魯木齊河沿岸。最近的工廠距離天山 1 號冰川僅 40 千米。這些工廠排放出或因採礦而產生的大氣汙染物以及下游居民產生的生活汙染物都有可能因局地環流的被帶到天山 1 號冰川，其中的化學成分可能在冰川中沉積。2005 年，有學者對天山 1 號冰川冰芯中草酸根的含量進行過分析研究，並認為該物質主要來源是人類活動造成的大氣汙染，在冰芯中該物質的含量與新疆工業發展有著密切關係。除此之外，天山 1 號冰川附近的 216 國道也可能對冰川帶來負面影響。216 國道勝利達坂路段距離天山 1 號冰川僅 1 千米，自東向南斜穿過冰川核心區，而每日路過此路段的重型貨車超過 1700 輛。大量重型貨車路過所產生的揚塵、尾氣以及對交通對氣候的改變都會加劇冰川退縮並對周圍生態環境產生負面影響。

模擬及預測

一些學者對天山 1 號冰川的冰川退縮情況進行了模擬和預測。有學者認為在 2040 年以前，天山 1 號冰川的冰川末端將會以較慢的速度退縮，冰川在這段期間會明顯變薄。而 2040 年之後天山 1 號冰川冰川末端將加速退縮。另一項研究顯示，到 2050 年時，天山 1 號冰川的冰川面積將變為 1980 年時期天山 1 號冰川的冰川面積的一半左右。而到了到 2100 年時，天山 1 號冰川將會失去 80% 的面積。該冰川的冰量將在 2050 年相比於 1980 年減少近 80%，到 2100 年則減少 92%。天山 1 號冰川的融水供應的臨界點將會在 2020 年發生，之後的冰川融水徑流將會減少很多。

監測與保護

1958 年 6 月，大西溝氣象站建立在天格爾峰山腰，天山 1 號冰川腳下。對天山 1 號冰川的氣象資訊進行測量和記錄。1959 年到 1960 年期間，中國科學院高山冰雪利用研究隊新疆隊分為 8 個分隊，對天山地區的冰川進行了大規模普查和實驗工作。1959 年，主要觀測烏魯木齊河源天山 1 號冰川的中國科學院天山冰川觀測試驗站由施雅風正式建立。該冰川曾被命名為 “勝利大阪 1 號冰川”，後更名為 “天山烏魯木齊河源 1 號冰川”。1967 年到 1979 年，觀測曾因文化大革命等因素而中斷。1982 年天山冰川站成為世界冰川監測中心的一部分，天山 1 號冰川也成為全球重點觀測研究的參照冰川之一。2010 年，中國境內首個冰川監測塔在天山 1 號冰川區建成。2013 年，天山冰川站也稱為世界氣象組織建立的全球冰凍圈監測網路的首批站點之一。天山 1 號冰川是中華人民共和國觀測時間最長，且資料最為詳盡的冰川。

2012 年新疆維吾爾自治區兩會期間，有自治區人大代表提議在天山 1 號冰川建立一個面積大概 240 平方公里的綜合型自然保護區。2013 年，自治區環保廳制定了關於天山 1 號冰川自然保護區劃定框架方案。2014 年 4 月，新疆維吾爾自治區人民政府決定建立天山 1 號冰川保護區域。2017 年，烏魯木齊河湖泊生態環境保護專案正式啟動，該專案就包含烏魯木齊河水源地天山 1 號冰川保護區工程。該專案耗資 5.6 億元，天山 1 號冰川保護區地跨三個縣市，總面積近 950 平方公里。另外，烏魯木齊縣政府為保護天山 1 號冰川以及建立體制機制保障，已申請建設南山冰川國家公園。

為減少人類行動對天山 1 號冰川的影響，自治區政府決定在 “十三五” 期間全面取締冰川旅遊，然而對於這一政策，也有質疑和擔憂的聲音。質疑的聲音認為，冰川退縮主因是氣候變化而非旅遊活動。在科學和有效的管理下，冰川旅遊是對冰川知識的普及、提升民眾對環保和減排的認知的方法之一。為減少放牧對冰川的影響，當地政府根據核心區、緩衝區、實驗區的不同功能，制定不同的保護和搬遷安置方案，並重新設計了牧民遷徙路線。在烏魯木齊縣對 1 號冰川域內的搬遷安置工作中，共徵遷草場近萬畝，建立圍欄近 9 千米，平整土地 4.1 萬平方米。自治區政府針對當地生產、礦產企業的管理也有所加強。從 2016 年開始，烏魯木齊縣已經開始關停 1 號冰川域內煤礦企業。2019 年，縣投資超 9500 萬元，關停煤礦 14 處，關停砂場 11 家以及 2 家石灰石礦場。從 2020 年開始，烏魯木齊縣人民政府投入超 1 億元人民幣，對閉坑礦山進行生態恢復。面對 216 國道帶來的影響，自治區政府對冰川附近路段進行了限行措施，交通、規劃等部門對 216 國道改道方案進行了論證。2020 年，隨著禁牧禁遊禁獵，停止礦產資源開發活動等保護方式的進行，1 號冰川生態環境逐步改善。2015 年以來，1 號冰川周圍的大型動物種群數量明顯增加，雪豹數量穩定在了超過 20 只。20 世紀 90 年代後在該地區絕跡的熊也出現在了 1 號冰川周圍，北山羊、馬鹿、野豬的數量也有所增長。

商業開採

2017 年，在緊鄰天山 1 號冰川的烏魯木齊市沙依巴克區後峽，開始建設 “天山一號冰川天然礦泉水生產基地”。