冰川是人类和社会经济可持续发展的物质组成部分,也是不可替代的固态水资源。冰川通过水体相变和能量流动过程调节河川径流和气候变化,继而实现区域生态稳定,同时也为人类社会和生产提供各种各样的产品或惠益。能量物质平衡是连结冰川与气候环境之间的关键纽带。目前冰川生态调节服务功能及价值评估的研究极少,且多以定性描述或单位面积当量因子法估算,缺少对其实现过程和机制的分析。而冰川表面分布式能量-物质平衡模型可以从物理过程视角定量描述冰川表面能量和物质量的转化,从而揭示冰川生态调节服务功能及价值的实现机制。中国天山是新疆乃至中亚地区生态环境的重要天然屏障,也是南疆与北疆的气候区划分界线。基于天山重要的地理位置和生态环境意义,于2013年6月21日被成功列入世界遗产名录。中国天山冰川数量较多,高寒区的冰雪融水是新疆水资源的重要组成部分,其变化对区域的生态环境、生产生活和社会经济发展影响深远。为此本研究以中国天山冰川为研究对象,首先借助数理统计方法和GIS空间分析技术,基于冰川编目数据分析冰川的时空分布特征;其次运用冰川表面分布式能量-物质平衡模型定量描述冰川表面能量和物质量转化模拟状况,以期揭示冰川生态调节服务功能及价值实现机制;最后将过程模型模拟数值与单位面积功能价格法结合,估算研究区冰川的气候、水文调节服务功能价值,并探讨其动态变化过程。本文主要研究结果有以下几点:(1)基于第二次冰川编目数据,运用数理统计分析方法,从东西跨度、高程带区间、各流域以及各地区或自治州等四个方面分析研究区冰川的分布特征。结果显示,天山区冰川总面积约为7250km~2,空间上整体呈“西多东少”的分布特征,西段占天山冰川总面积高达76%,同时东段冰川末端海拔(3200m)最高,而中、西段约为2639m;研究区冰川主要集中分布在3700-4700m高程区间之间;就流域内冰川分布来看,阿克苏河流域冰川面积占比最大,高达42%;按行政区划统计发现,阿克苏地区最多且占总面积的25%。冰川空间分布的差异性不仅和水热组合有关,还与地形等其他环境因子关系密切。(2)基于冰川表面分布式能量-物质平衡模型,分析冰川表面能量和物质转化过程,进而估算研究区冰川表面的蒸发/升华量、消融量和耗热量。模拟结果显示,研究区冰川能量物质转化过程主要发生在5-8月,期间消融量占全年的89%,且集中分布在3700-4200m高程区间;5-9月期间耗热量占全年的90%左右,集中分布于3700-4700m;7月份天山冰川区总蒸发/升华量占全年的16%,集中分布于4700-5200m高程区间。冰川能量物质转换过程中的空间异质性是气候和地理环境因子共同作用所致。(3)结合单位面积功能价格法,估算研究区冰川的气候、水文调节服务功能价值。估算结果表明,2010年天山冰川生态调节服务总价值为939亿元,其中水文调节价值占90%,其总价值主要呈“西多东少”的特点,天山西段的服务价值达到685.74亿元;水文调节服务价值主要集中在4-9月,其价值量在3700-4200m高程区间可占天山价值总量的50%;研究区冰川5月份气候调节价值最大,占全年的26%,3700-4200m高程区间价值占价值总量的46%。冰川生态调节服务功能总价值相当于天山冰川所在各地区、自治州2010年GDP的1/5,表明冰川水资源对新疆乃至周边区域具有重要且不可替代的作用。在全球变化的影响下,科学评估冰川的变化状况是掌握气候、水文调节服务功能的重要基础。在模型实际运算的过程中需要考虑模型本身的适宜性及模型结果的不确定性。由于本人研究水平和能力所限,本研究在模拟天山冰川能量物质交换及转换的过程中未充分考虑逐月冰川面积的变化,势必会造成冰川变化过程中消融量、耗热量和蒸发/升华量的计算偏差,同时也可通过提升模型所需气象类驱动数据对局地气候特征的刻画精度,便可进一步提高冰川生态服务价值客观评估。