2005年, 第27卷, 第1期　刊出日期：2005-02-25

  

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第六届国际多年冻土工程会议特邀报告
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  应用冷却路基原理建设青藏铁路

  程国栋

  冰川冻土. 2005, 27(1): 1-7. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0001

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  结合全球气候模型预测结果概率分析融化深度

  Ted S. Vinson, Yoon-Shin Bae

  冰川冻土. 2005, 27(1): 8-16. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0002

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  阿拉斯加德纳里国家公园公路沿线冰椎和融化失稳问题的减灾备选方案

  Ted S. Vinson

  冰川冻土. 2005, 27(1): 17-32. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0003

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  青藏铁路设计与建设——第六届国际冻土工程会议回顾

  金会军, 程国栋, 马巍, 何平

  冰川冻土. 2005, 27(1): 33-40. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0004

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  青藏铁路建设和冻土技术问题

  黄弟福, 赵世运, 张鲁新

  冰川冻土. 2005, 27(1): 41-45. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0005

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  青藏铁路建设三大技术难题的核心是冻土问题.我国40a的多年冻土研究为青藏铁路建设打下坚实的技术基础,但是大规模的铁路建设实践给我们提出了大量深层次的冻土技术问题.以青藏铁路建设为背景,结合冻土区科研、设计、施工和建设管理工作的实践,对青藏铁路建设的冻土技术问题进行了深层次的分析,提出一些创新性见解,这些都已经在青藏铁路冻土区工程建设中广泛应用,卓有成效,推动了青藏铁路冻土区工程建设的进展.
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  青藏铁路建设冻土工程问题的深入研究和实践

  拉有玉, 张鲁新

  冰川冻土. 2005, 27(1): 46-49. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0006

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  青藏铁路开工建设以来的冻土工程问题研究,在综合以往冻土学研究成果基础上,针对冻土区大规模工程实践对冻土和冻土环境的影响特点,冻土和冻土工程之间相互作用本质,用系统工程论的观点,以工程变形为冻土工程问题研究的综合目标,抓住冻土工程问题的热学机理本质,用工程热力结构作为解决问题的主要手段,取得很好的实践效果.同时把我国冻土工程问题研究和冻土工程建设提高到一个新的水平,为建设世界一流的高原铁路奠定了坚实的技术基础.
冰冻圈与全球变化
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  青藏公路沿线多年冻土对气候变化和工程影响的响应分析

  吴青柏, 董献付, 刘永智

  冰川冻土. 2005, 27(1): 50-54. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0007

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  青藏公路沿线工程和气候变化影响下多年冻土变化监测表明,多年冻土对工程活动和气候变化的响应过程存在着较大差异,不同年平均地温的多年冻土使这种差异变得更为明显.分析结果表明:气候变化下低温多年冻土变化要大于高温多年冻土,工程状态下低温多年冻土变化要小于高温多年冻土;气候变化引起的低温多年冻土变化要大于工程对其的影响,而高温多年冻土正好相反.造成这一结果原因主要是由于在工程建设完成初期,相对于气候影响,工程作用对多年冻土的影响具有放大作用,这使得工程状态下多年冻土对气候变化基本没有响应.按照气候影响下多年冻土温度年变化速率来推测,低温多年冻土表面温度升温到工程状态需要50a左右时间,高温多年冻土需要20a左右.6m深的低温多年冻土温度升温到工程状态需要20a,高温多年冻土仅需要5~8a.
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  20世纪初以来青藏高原东南部岗日嘎布山的冰川变化

  刘时银, 上官冬辉, 丁永建, 韩海东, 张勇, 王建, 谢昌卫, 丁良福, 李刚

  冰川冻土. 2005, 27(1): 55-63. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0008

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  采用地形图、航空摄影相片、中巴资源卫星和LandsatTM数字影像,对青藏高原东南部岗日嘎布山区20世纪初以来的冰川变化进行了研究,分析了该地区冰川对20世纪后期全球变暖的响应.结果表明:20世纪初期至1980年,研究区的冰川基本处于退缩状态,期间冰川面积减少了13.8%,储量减少了9.8%,储量减少量相当于249.2×10⁸m³水当量,因冰川萎缩导致其对河川径流的调节作用减弱了一半左右.1980年以来,本区气候表现出升温和降水增加,在此气候变化背景下,冰川总体呈面积减小的退缩状态,但有一定数量的冰川处于前进之中,这可能与不同规模冰川对气候变化的响应特点和响应时间有关.
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  1993—2002年中国积雪水资源时空分布与变化特征

  车涛, 李新

  冰川冻土. 2005, 27(1): 64-67. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0009

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  利用1993—2002年SSM/I被动微波逐日积雪深度反演结果,研究了我国积雪水资源的分布与变化.结果表明:积雪储量近10a来没有明显的减少或增加趋势,但是存在年际间的波动;我国冬季积雪储量主要分布在东北、北疆、青藏高原东部和其边缘地区,以及华北地区;东北、北疆和青藏高原地区为我国的稳定积雪地区;青藏高原地区积雪储量小于东北地区,但年积雪日数大于东北地区.近10a最大积雪水资源量平均约为102.79km³,其中最大年份为1999/2000年度,约为131.34km³.
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  近30a来天山西部积雪与气候变化——以天山积雪雪崩研究站为例

  高卫东, 魏文寿, 张丽旭

  冰川冻土. 2005, 27(1): 68-73. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0010

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  利用位于天山西部的中国科学院天山积雪与雪崩研究站1967—2000年近33a来的观测记录,检验了天山西部中山带季节性积雪、冬季降水、冬季平均气温的变化趋势.结果表明:季节性积雪的长期变化呈增加趋势,近33a来年平均增加1.43%;冬季气温和降水的变化趋势也是增加的,其中冬季降水每年平均增加0.12%,而冬季气温近30a来升高了0.8℃.对气温时间序列的一次线性倾向估计的倾向值为0.02,气温变化表现出稳定的升温趋势,最大熵谱分析表明气温的变化存在2.1a、3.6a、10.7a的变化周期.对多年气温季节的变化研究表明,升温的季节主要是冬季,而夏季升温不明显;最大熵谱分析表明降水变化存在2.1a、6.4a、10.7a的周期变化,降水量的变化没有表现出很强的趋势性特点;逐年最大积雪深度在波动中成逐年增加的趋势,积雪日数和最大积雪深度之间密切相关,33a来的积雪日数是增加的.通过对相关因子和影响因子分析表明,季节性积雪与冬季气温之间存在着弱的负相关关系,与冬季降水呈显著的正相关关系.
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  3.2ka BP以来念青唐古拉山东部则普冰川波动与环境变化

  焦克勤, Shuji Iwata, 姚檀栋, 井哲帆, 李忠勤

  冰川冻土. 2005, 27(1): 74-79. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0011

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  基于野外考察和¹⁴C年代测定,确定了3.2kaBP以来念青唐古拉山东部则普冰川的冰进序列.新冰期冰进可明显分为3次:即大拿[¹⁴C(3242±101)aBP]、大拿顶[¹⁴C(1920±110)～(1540±85)aBP]和白同[¹⁴C(105±115)aBP]冰进.新冰期盛时,则普冰川比现代长6.9km,面积大17.10km²,雪线降低约157m,温度降低1.0～1.9℃.小冰期可分出2次:即15世纪或1世纪[¹⁴C(580±130)aBP]和19世纪[¹⁴C(197±80)aBP,(190±80)aBP]冰进.小冰期盛时,则普冰川比现代长2.0km,面积大11.1km²,雪线降低约100m,温度降低0.5～1.23℃.现代则普冰川,冰面表碛特别发育,其厚度亦很大,冰舌末端退缩难以辨认.但冰川减薄很强烈,边缘两侧形成2～3道现代侧碛,并高出现代冰面20～30m.对埋藏腐殖质土壤层和木炭碎屑经¹⁴C年代测定,结果表明在(720±210)～(2010±120)aBP间,波堆藏布流域存在砍伐森林、开垦田地和放牧的人类活动.
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  末次间冰期以来源自中亚的粉尘记录的对比

  邬光剑, 姚檀栋

  冰川冻土. 2005, 27(1): 80-87. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0012

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  中亚干旱区是全球重要的粉尘源区,粉尘经过不同的大气环流系统的搬运和具体的沉积条件,在其传输路径上沉积于不同的介质中,如冰芯、黄土、湖泊和深海.在前人所做工作的基础上,以古里雅冰芯、宝鸡黄土剖面、琵琶湖风尘沉积、北太平洋风尘沉积和格陵兰冰芯等记录进行对比,初步讨论近130kaBP以来上述记录所反映的中亚粉尘的产生、搬运和沉积.这些记录既表现出一致性,也存在某些差异,显示了搬运过程、沉积过程以及区域性因素对粉尘记录的影响.
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  科奇喀尔冰川夏季表碛区热量平衡参数的估算分析

  韩海东, 丁永建, 刘时银

  冰川冻土. 2005, 27(1): 88-94. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0013

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  利用能量平衡原理、热传导理论和通量传输理论建立了一个热量平衡参数的估算模型,对西天山的科奇喀尔冰川夏季消融区中部表碛区的热量平衡参数进行估算与分析.结果表明:净辐射是表碛面热量收支的主要热源,吸收的热量主要以潜热和感热的形式向大气输送水汽和热量,剩余部分用于表碛增温耗热.与消融区上部的冰面和表碛面相比,在消融区中部表碛面热量收入中感热输送减小,同时向上的地热输送增加.热平衡支出项中,感热交换、蒸发耗热和地热通量的比例分别为39.1%、39.9%和21%,其中感热通量与蒸发耗热的比例比消融区上部有所提高,蒸发耗热的增加比较显著.在总的热量支出中,平均只有7.8%的热量可以用于表碛下部的增温和向深层传导.
水文过程与生态环境
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  青藏高原土壤水热过程模拟研究(Ⅱ):土壤温度

  张世强, 丁永建, 卢健, 刘时银

  冰川冻土. 2005, 27(1): 95-99. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0014

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  模拟青藏高原土壤水分和热量迁移过程的连续变化对于全球变化研究具有非常重要的意义,其准确模拟是提高陆面过程模拟精度的重要条件.利用大尺度水文模型对沱沱河站点以1h为步长,共399d的土壤温度模拟结果与观测结果的对比表明,土壤中共11个不同深度的观测点的模拟温度总体的变化趋势与观测值一致,可以进行长时间的模拟.对于地表温度,模拟的日变化幅度比实测的变化幅度大,但均值一致,原因在于模型的土壤参数中没有考虑有机质含量,在计算能量平衡时需要增加该土壤参数.对于土壤底部的土壤温度的连续模拟表明,采用常数的土壤下界算法和倾斜的(damping)土壤下界算法均与观测值的变化具有一定的差别,而常数的下界算法与观测值更为接近.
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  我国过去50a来降水变化趋势及其对水资源的影响(Ⅱ):月系列

  叶柏生, 李翀, 杨大庆, 丁永建, 沈永平

  冰川冻土. 2005, 27(1): 100-105. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0015

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  应用全国范围内的678个气象站1951—1998年长系列逐月降水资料,用线性回归方法研究降水量的变化趋势,同时结合长江、黄河和松花江主要控制水文站同期的径流资料,研究径流对气候变化的响应.结果表明:降水的年内变化表现出较大的区域特性,最显著的变化特点是秋冬季(8~12月)东部地区降水量普遍减少,1~3月江南地区降水有增加趋势.气候的上述变化趋势对我国干旱的西北地区有利,该区河流径流量有明显增加;另一方面,夏季降水的增加可能会导致洪水事件的濒发,与此同时,降水量的年内不均匀变化,特别是在8~12月长时间的降水减少趋势,导致枯水期径流的减少,从而加剧秋冬季水资源的供需矛盾.长江、黄河和松花江主要控制水文站6个站1~4月径流基本上表现为增加趋势,而6~12月大多表现为减少趋势,只有黄河上游唐乃亥站6月,长江下游大通站7月和松花江哈尔滨站8月径流为增加;另外,气候变暖使发源于青藏高原的长江(宜昌站3、4月)和黄河上游(唐乃亥站4~6月)的春季的融雪过程提前,融雪期径流增加.
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  运用氧稳定同位素研究黑河中游盆地地下水与河水转化

  张应华, 仵彦卿, 丁建强, 温小虎

  冰川冻土. 2005, 27(1): 106-110. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0016

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  在西北干旱区内陆河流域盆地,地表水与地下水转化频繁,研究地表水与地下水转化对于有效地开发利用水资源和预测地下水环境的变化具有重要的意义.运用地下水和地表水中稳定同位素δ¹⁸O值存在明显差异的特点,在黑河中游盆地沿不同河段地表水和地下水现场取样,进行同位素分析.结果表明:在黑河中游盆地绿洲灌溉区,农田灌溉严重影响了地下水和地表水之间的转化,导致地下水补给地表水的增加.运用质量守恒原理,定量分析了黑河中游盆地黑河地下水与地表水转化的转化量,为正确评价和合理利用水资源奠定了基础.
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  青藏铁路沿线的大风特征及风压研究

  白虎志, 李栋梁, 董安祥, 方锋

  冰川冻土. 2005, 27(1): 111-116. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0017

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  选取青藏高原及周边66个气象站资料,分析了青藏高原及青藏铁路沿线1971—2000年大风日数的空间分布特征及建站以来大风和风向特征,计算了百年一遇的最大风速和风压.分析发现:青藏高原大风日数主要集中在青藏铁路沿线地区,年际和年代际变化明显;铁路沿线极端最大风速和历年平均最大风速都出现在铁路中部的托托河,风向多为偏西风;铁路沿线50a、100a—遇的10min平均最大风速和风压都出现在安多地区.以新疆达扳城为参考站,推算出青藏铁路沿线各站的列车停驶临界风速.为确保列车运营安全,建议在昆仑山口至错那湖间的高山地段风口和列车转弯处建造防风设施.
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  黑河流域土地利用变化的影响因素——以张掖地区为例

  常娟, 王根绪, 王一博

  冰川冻土. 2005, 27(1): 117-123. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0018

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  在内陆干旱地区,土地利用结构的合理与否对区域生态环境和经济建设具有直接制约作用.对张掖地区主要土地利用类型耕地、林地、草地、荒漠化土地变化影响因素关系进行了分析研究.结果显示:自然因素是制约土地利用水平和结构的最基本的因素,人为因素对现代土地利用变化的驱动作用则更为显著.耕地面积的增加主要与水资源开发利用率的提高有直接的关系,人口增长对耕地面积增加有间接促进作用.从建国初期到现今本区人口增加了2.29倍,而耕地面积也从9.7×10⁴hm²增加到了18.6×10⁴hm².耕地面积减少则主要与人为不合理利用引起的土地荒漠化有关.在林地的变化中,自然条件限制着森林的发展,人为因素对林地变化的驱动作用大于自然因素的影响;草地面积减少主要是人为超载放牧和破坏以及人类过度开垦农田的结果,20世纪90年代后期比80年代初期草地面积减少了62.4%.同时,荒漠化土地面积也在不断的增长.在土地生态规律的基础上,进行科学管理,人为力量将成为优化干旱地区土地利用结构和提高生产力的重要驱动力.
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  中国北极黄河站首次科学考察队冰川考察

  任贾文, 闫明

  冰川冻土. 2005, 27(1): 124-127. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0019

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  2004年7~8月中国首次北极黄河站科学考察队在Svalbard群岛新奥尔松(NyAlesund)地区开展了多学科联合考察,冰川课题组对附近冰川的基本特征、过去的研究状况和目前正在进行的研究工作等进行了考察和调研,为中国今后在该地区的冰川学研究工作提出了初步建议.
冻土工程与技术
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  青藏铁路可调控通风管路基温度场的三维非线性分析

  李国玉, 李宁, 全晓娟, 杨黎明

  冰川冻土. 2005, 27(1): 128-133. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0020

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  可调控通风管路基是一种理想的保护高温冻土的工程措施.应用有限元法,对青藏铁路普通通风管路基和可调控通风管路基在施工完10a内的温度场变化进行了三维数值分析.结果表明:可调控通风管路基在夏季(8月份)0℃的等温线比普通通风管路基要高,说明它的冻土上限抬升幅度较大,使冻土得到更好地保护,并且其路基下面从第二年开始也不会出现融化层;可调控通风管路基下面的冻土平均温度降到-1℃时的时间比普通通风管路基要早,说明可调控通风管路基具有较好的降温速度和降温效果.
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  带隔热门的通风路基三维温度特性数值分析

  刘志强, 赖远明

  冰川冻土. 2005, 27(1): 134-139. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0021

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  对带隔热门的通风管路基三维温度场进行了数值模拟,通过带相变的瞬态热平衡微分方程,用伽辽金法导出有限元计算公式,利用单元生死技术模拟隔热门的开关效应,在考虑未来气温上升2.6℃、年平均地表温度-1℃的情况下,计算了通风路基有无隔热门两种情况下的温度场.对比分析表明,带隔热门的通风路基减小了路基热量的吸收,降低了路基内部的温度,能更有效地保护路基下的冻土.
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  阿拉斯加北极地区的工程设计和施工经验及教训

  金会军, Max C. Brewer

  冰川冻土. 2005, 27(1): 140-146. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0022

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  阿拉斯加北极地区位于布鲁克斯山以北,白令海峡以东的北坡地区,属北极海洋性气候区.区内寒冷(-10~-6℃)、连续多年冻土厚度多在200~300m,局部达700m.地表湖塘和冰楔多边形广泛分布.阿拉斯加北极地区的工程建筑活动主要为海军部和商业石油勘探、开发和运输服务.从20世纪40年代以来,尽管有不少的曲折和教训,但成功和可以借鉴的经验很多.最成功的例子当数普如道湾油气田开发、阿里亚斯卡输油管道工程及其相应的环境保护措施.工程师为了成功和经济地在北极地区修筑和运行工程设施,必须从“冷”处着想,并付诸计划和行动.设计和施工的工程师必须保持实事求是、不断创新精神,而不拘泥于中纬度地区的教育、培训,或行业传统.从工程勘察、设计到施工阶段,工程师和从事环境研究的科学家必须密切合作.工程师需要知道环境参数,制约因素和可利用的机会;环境科学家需要知道工程师的施工设计和问题,理解工程限制条件、设备工作能力,以及备选方案的经济学问题.这些相互理解只能在密切合作中形成,并能创造工程经济效益和奇迹.
研究报道
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  陆地氡析出率的测量方法研究与应用

  肖铮, 宗凌, 汪源

  冰川冻土. 2005, 27(1): 147-149. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0023

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  探讨了测量陆地²²²Rn析出率的方法,并与局部静态法进行了比对测量.结果表明:用CR-39固体核径迹探测器测量陆地²²²Rn析出率具有方法简便,易于操作,结果准确的特点,适用于大面积退役铀矿山的²²²Rn析出率的测量.用此方法测量了甘肃省某退役治理后的铀矿山废石堆场,取得了满意的效果.
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  天山乌鲁木齐河源1号冰川东支顶部出现冰面湖

  李忠勤

  冰川冻土. 2005, 27(1): 150-152. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0024

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  天山乌鲁木齐河源1号冰川(以下简称1号冰川)是天山冰川观测试验站进行长期观测试验的冰川之一,是国际冰川监测网中亚洲中部干旱半干旱区冰川的代表,一直为世界冰川监测服务处(WGMS)选定的全球十条代表性冰川之一.其基本观测资料被定期刊登在由国际水文协会雪冰委员会、联合国环境规划暑以及教科文组织(IAHS(ICSI)UNEPUNSCO)主办的数种资料报告上,被广泛推介于环境与全球变化研究,并曾为IPCC报告所引用.近年来天山冰川站加强了对雪冰转化物理化学过程的研究,在积累区开展全年度的观测取样工作.