高校自然地理学冰川野外实习方案设计——以天山乌鲁木齐河源1号冰川...
The Science Education Article Collects No.36,2020 Sum No.516
2020年第36期总第516期
摘要野外实习是高校自然地理学教学的重要组成部分，可以提高学生对大气气候、地形地貌、生态环境等的直观认识，但目前较少有关于冰川野外实习的设计。该文以乌鲁木齐河源1号冰川为例，结合中国科学院科研人员在1号冰川开展的科学观测，对冰川野外实习方案进行了规范化设计，旨在全面提升学生对冰川的认知。
关键词自然地理学；野外实习；1号冰川
The Plan Design of Glacier Field Practice for the Natural Geography Major in Colleges and Universities:Take the Urumqi Glacier No.1in Tianshan Mountains as an Exam-ple//FENG Fang
Abstract Field practice is an important part of natural geography teaching in colleges and universities.Through field practice,stu-dents can improve their intuitive understanding of atmospheric climate,topography,and ecological environment.At present, there are few designs about glacier field practice.Taking the U-rumqi Glacier No.1in Tianshan Mountains as an example,com-bined with the scientific observations carried out by the re-searchers of Chinese Academy of Sciences at Glacier No.1,this paper carries out a standardized plan design for glacier field practice,aiming to comprehensively improve students'perception of glaciers.
地质学实习报告
Key words natural geography;field practice;Glacier No.1
自然地理野外实习是地理科学专业学习不可或缺的环节，不仅能培养学生的野外实践能力，延续课堂教学，还能在实习过程中训练学生的创新思维，提升学生的科研素养，为学生今后从事地理类科研工作积累经验和基础[1]。
1冰川野外实习现状
目前，自然地理学野外实习多集中在地质学、地貌学、水文学、气象与气候学、植物地理学、土壤地理学，实习地点多选择在城市或开发相对较好的旅游景点。冰川是地球五大圈层之一——
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冰冻圈的重要组成部分，由于冰川多分布在人迹罕至、交通不便的地区，高校自然地理教学中虽有冰川学习章节[2]，但目前缺少关于冰川野外实习的具体实施方案。鉴于此，有必要对冰川野外实习进行设计，以规范化开展冰川野外实习。
2冰川野外实习地点选择及概况
野外实习不仅要能使学生学习到知识，交通及安全也是重要的考虑因素。天山乌鲁木齐河源1号冰川（简称1号冰川）位于新疆维吾尔自治区乌鲁木齐县境内，距离乌鲁木齐市区西南约120km处，属于天格尔山北坡乌鲁木齐河的河源区，可以驱车直达距离冰川末端200m处，便利的交通为开展冰川野外实习提供了很大便利。1959年，原中国科学院兰州冰川冻土研究所（现中国科学院西北生态环境资源研究院）在乌鲁木齐河源建立了中国科学院天山冰川观测试验站（简称天山冰川站），对1号冰川开展观测及科学研究，至今已有60多年的观测历史。1号冰川是世界上少有的几条具有长序列观测资料的冰川，在国际冰川研究中具有重要地位。近年来，天山冰川站大力和高校合作，建立野外实习基地，为冰川野外实习提供了重要的科研指导和后勤保障[3]。
3冰川野外实习内容及目标方案设计
根据在1号冰川开展的科研工作[4]，冰川野外实习内容及目标设计可以包括如下7个方面：
3.1冰川物质平衡
物质平衡是单位时间内冰川上以固态降水形式为主的物质收入（积累）和以冰川消融为主的物质支出（消融）的代数和。物质平衡及其动态变化引起冰川规模及冰川融水径流变化，是联结冰川与气候、冰川与水资源的重要纽带。
1959年，天山冰川站在1号冰川开展物质平衡观测，如今已积累了60多年的观测资料，是全球少有的有长时间序列物质平衡观测数据的冰川。物质平衡观测采用花杆/雪坑法，主要包括冬季物质平衡观测及消融期物质平衡观测。
实习过程中，学生可在现场学习物质平衡花杆的布设方法、花杆的测量方法、雪密度称量方法，观测结束后，对观测数据进行整理和计算，掌握物质平衡计算方法，并对计算结果进行分析，得出冰川消融或积累数值，引导学生分析气
高校自然地理学冰川野外实习方案设计
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—以天山乌鲁木齐河源1号冰川为例
冯芳
（江苏师范大学地理测绘与城乡规划学院江苏·徐州221116）中图分类号：G642.44文献标识码：A DOI：10.16871/jki.kjwhc.2020.12.047
基金项目：2017年江苏师范大学博士学位教师科研支持项目（17XLR002）。
作者简介：冯芳（1984—），女，湖北荆州人，博士，讲师，主要从事生态经济与区域可持续发展研究。
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教改教法
候和冰川物质平衡的相互关系。3.2冰川厚度
冰川厚度是冰川表层冰面到冰川底部基岩的厚度。冰川厚度不仅体现在冰川保有固体水资源的量值，也在一定程度上反映了冰川对局地水循环的调节能力。可以通过测量冰川厚度计算冰川储量，天山冰川站在1981年、2001年、2006年和2012年针对1号冰川共开展过4次完整的雷达测厚，测得一号冰川最厚处达到130余米。
实习过程中，学生可在现场学习冰川厚度测量方法，了解利用探地雷达测量冰厚的原理。观测结束后，
教师指导学生对探地雷达获取的冰川厚度影像进行识别，分辨冰川和基岩的界面，对冰川厚度影像进行数字化展示，让学生学会利用ArcGIS 软件空间插值计算冰储量方法。3.3冰川运动速度、长度、
面积和表面高程冰川运动是冰川冰在重力作用下自源头向末端的移动，冰川运动和消融的差值表现为末端变化，面积和长度是冰川的重要几何形态参数。定期对冰川的面积、长度和表面高程等参数进行重复观测，可以精细研究冰川变化局部特征，捕捉冰川变化过程。对1号冰川运动速度、长度变化的观测始于1959年，连续观测始于1980年（每年观测两次）；面积观测始于1962年，1981年之后每3～5年观测1次。
实习过程中，学生可以在现场学习利用经GPS、经纬仪、三维激光扫描仪测量冰川运动速度、
长度、面积和表面高程的方法，初步学习大地测量学基本知识。观测结束后，教师指导学生对观测数据进行处理，
掌握运动速度、长度、面积和表面高程的计算方法，引导学生分析冰川变化对气候的影响。
3.4冰川气象、
水文冰川气象是指冰川作用区的各气象要素特征，包括气温、降水量、相对湿度、风速、风向、辐射等；冰川水文是冰川作用区与其周围水体发生的各种水文现象和过程，内容包括冰川的积累、消融、冰川径流以及冰雪水资源及其对河流的补给等。
对1号冰川气象、水文的观测始于1959年，天山冰川站在1号冰川、空冰斗、总控及后峡基本站设立了4个气象水文观测站点并开展连续观测，积累了60多年的详细气象、水文资料。
实习过程中，学生可以在现场认识气象站、水文计等各种气象水文观测仪器，了解仪器工作原理、测量参数及测量精度。观测结束后，教师指导学生对气象、水文数据进行整编，学会制作气象、水文报表，利用过去60年的历史观测数据，引导学生分析冰川区气象、水文对全球变暖的影响。3.5冰川地貌
冰川地貌是指由冰川作用塑造的地貌。冰川是塑性体，冰川内部的运动和底部的滑动是进行侵蚀、
搬运、堆积并塑造各种冰川地貌的动力。此外，
冰川运动还与寒冻、雪蚀、雪崩、流水等各种应力共同作用，形成了冰川地区的地貌景观。1号冰川形成于距今约480万年的第3冰川纪，
冰川区有典型的冰川侵蚀地貌和堆积地貌，
古冰川遗迹保存完整，另外冰川区冲积地貌也非常明显，是观测和研究冰川地貌的最佳地点。
实习过程中，学生可以在现场观察识别终碛垄、侧碛垄、冰碛丘陵、磨光面、羊背石、冰斗、刃脊和角峰等冰川地貌。观察结束后，教师指导学生学习冰川地貌分类的方法、各类冰川地貌的成因及发育的过程。3.6冰川的雪冰化学
雪冰是特殊的环境介质，其化学成分来自大气的干湿沉降。冰川区的雪冰由于受到的污染较少，
能够敏感记录全球或半球大气气溶胶本底，准确反映大气环境质量和污染变化。开展雪冰化学过程研究，能够重建古气候序列，揭示人类活动、工业生产对大气造成的影响。
天山冰川站于1996年开始了雪冰化学取样观测，于2002年在1号冰川海拔4130m 积累区建立了观测试验场，开始雪冰样品、冰芯样品和大气气溶胶、黑炭样品系统的取样。
实习过程中，学生可在现场了解雪冰样品采集所用仪器的操作规程、采集中注意事项、样品储存方法等。样品采集结束后，教师指导学生学习样品测试分析方法，并以已有测试数据为例，分析雪冰样品不同化学成分的成因及其反应的大气环境状况。3.7实习报告撰写
撰写实验报告是实习过程的最后环节，野外现场实习结束返校后，教师组织学生整理实习中获取的数据及相关资料，将实际调查与理论知识相结合，认真撰写实习报告[5]。同时鼓励学生对数据进行深入研究，分析数据规律，争取在期刊上发表文章，提高学生的科研能力。
4结语
地理野外实习教学是理论联系实际的桥梁，本文以天山乌鲁木齐河源1号冰川为例，对高校自然地理学冰川野外实习方案进行了详细设计，旨在培养学生的观测能力和动手操作能力，提升学生综合素质，锻炼学生的分析能力、科学思维能力，同时为自然地理学冰川野外实习工作提供参考和借鉴。
参考文献
[1]肖烨，黄志刚.普通高校地理专业野外实习教学问题解析及对
策研究[J].教育教学论坛,2018(39):193-194.
[2]王圣杰，张明军，窦挺峰.高校地理学专业冰冻圈科学课程教学
模式探讨[J].地理教学,2019(11):7-10.
[3]李忠勤.天山乌鲁木齐河源1号冰川近期研究与应用[M].北
京：气象出版社,2011.
[4]天山冰川站.天山冰川观测试验站年报:1-24卷[R].兰州：中
国科学院天山站,1980—2018.
[5]于亚军.高校自然地理学野外实习内容设计与效果评价[J].地
理教育,2011(Z1):123-124.
编辑李前锋
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