阿尔泰山南麓积雪中吸光杂质的研究取得了新进展
阿尔泰山南麓是中国主要的积雪地区。雪作为一种重要的淡水资源，在农业灌溉和河流补给中发挥着重要作用。随着全球变暖趋势的加剧，该地区呈现出积雪减少、融化期提前的趋势。积雪的加速融化进一步导致地表径流增加，导致融雪洪水频发，对当地人民生活和经济社会发展构成严重威胁。除了区域气候变化的影响，雪中的吸光杂质，如黑碳、有机碳、矿物粉尘等。在积雪的变化中也起着重要作用，可以降低积雪的反照率，改变直接辐射力，加速积雪消融，对区域水文循环和水资源安全有重要影响。了解阿尔泰山南麓积雪中吸光杂质的含量水平、对融雪的影响及其主要来源，将为深入了解区域尺度上积雪的变化及其气候、水文和生态效应提供重要的科学参考。
针对上述科学问题，中科院西北生态环境与资源研究所的研究人员康世昌团队进行了为期两年的连续采样监测，对该地区吸光杂质的分布、富集过程、影响及来源进行了相关研究。结果表明，雪表面黑碳、有机碳和矿物粉尘的平均含量分别为27872334、61306127和70.0362.59gg-1。与冰川上明显的吸光杂质淋溶过程不同，雪中吸光杂质的再分布主要集中在雪面上，消融期过程更强烈(图1)。基于SNICAR模型的模拟表明，黑碳对阿尔泰山南麓积雪反照率降低和辐射强迫的影响占主导地位，春季影响更为显著。与冬季相比，春季黑碳对积雪反照率降低的贡献率增加了201.9%，由此产生的瞬时辐射力增加了15.83.4 Wm-2(图2)。在融雪期，由于雪面吸光杂质的强烈富集，黑碳和矿物粉尘的共同作用，可使融雪期缩短3-8天。此外，WRF化学模型模拟表明，居民是该地区积雪中黑碳和有机碳的主要来源(图3)。因此，未来可以提高清洁能源的利用率，减少住宅源排放的黑碳，以缓解短期内积雪快速融化带来的不利影响。
研究结果发表在国际环境科学一级期刊《环境污染》上，标题为“在中国阿尔泰山南部积雪中持续观测到的光吸收不利因素：浓度、影响和潜在来源”。西北科学研究院助理研究员钟为第一作者，研究员康世昌为通讯作者。该成果获国家自然科学基金(41701064、41971083)、中国科学院战略科技先导项目(A类)(XDA20040501)、中国科学院前沿科学重点研究项目(QYZDJ-SSW-DQC039)、科学技术基础资源调查项目(2017财年100503)、冰冻圈科学国家重点实验室
图1 2016-2017年和2018-2019年库尾雪站雪面吸光杂质分布及变化
图2两个雪年黑碳和矿物粉尘对雪反照率和瞬时辐射强迫的影响
图3不同排放源对不同季节黑碳和有机碳的贡献
来源：中国科学院西北生态环境资源研究院