天山一號冰川形成於第三冰川紀，距今已有480萬年的歷史了。由於現代冰川類集中，冰川地貌和沉積物非常典型，古冰川遺蹟保存完整清晰，所以1號冰川有“冰川活化石”之譽，成為我國觀測研究現代冰川和古冰川遺蹟的最佳地點。這裡冰川沖積地貌非常明顯，對於進行地質科學考察者，可以從這裡探察烏魯木齊河億萬年間發育的過程。
中國天山1號冰川距城市近、交通方便，且古冰川遺蹟保存完整清晰，有“冰川活化石”之譽，成為中國觀測研究冰川的最佳地點之一。在1號冰川下面海拔3500米以上，可以看到成層的槽谷、巖坎、巖盆、冰斗及狀似綿羊脊背的羊背石等冰蝕景觀，在海拔2800米以上的谷地保存著各時期的冰川堆積物。整個冰川有各種形狀的“呈舌狀的冰川前緣”、“金字塔般的角峰”、“弧形的冰川終磧”。
中國天山1號冰川屬雙支冰斗-山谷冰川，長2.4公里，平均寬度500米，面積1.85平方公里，最大厚度140米，年均運動速度約5米，底部海拔高度為3740米。原中國科學院蘭州冰川凍土研究所在烏魯木齊河的源頭，天山山脈天格爾山中建立了天山冰川觀測試驗站。“1號冰川”名字中的“1號”即是由當年的研究編號而來。儘管1993年1號冰川分裂為2支（即2條不同的冰川），但習慣上仍沿用烏魯木齊河源1號冰川的提法，並分別稱為該冰川的西支與東支。
天山一號冰川近50年的冰川區氣象、冰雪粒特徵、冰川溫度、冰川物質平衡、冰川水文、冰川末端位置、冰川面積和冰川厚度等觀測資料後發現，天山冰川在表面雪粒特徵、成冰帶、冰川溫度、面積、厚度及末端位置等方面發生了顯著變化，而這些變化均與氣溫升高有著密切的聯繫。20世紀80年代以來的快速升溫，使1號冰川退縮加速，冰川融水徑流量也呈加速增大趨勢。冰川面積、厚度及末端變化不同，冰川物質平衡變化是冰川對氣候變化更直接的反應。並仍在繼續，這種情況是前所未有的。由此可見，20世紀80年代以來的快速升溫，促使烏魯木齊河源冰川融水徑流迅速增大。氣溫升高，雪線上升，天山烏魯木齊河源1號冰川一年共後退了13.5米，50年後可能徹底消失。由於冰川快速融化，一號冰川末端在1993年分裂為東、西兩支，近年來退縮態勢明顯。
天山有“中亞水塔”之譽，是確保新疆乾旱區綠洲經濟發展和寒區生態環境穩定的重要水源。然而，近年觀測到的數據，顯示了人類活動對冰川消融的“加速度”影響。“一號冰川上冰塵數量明顯增多是近年來最顯著的現象之一。冰塵顆粒是冰川表面的深色汙化物質，會影響冰川對光熱的反射，從而加劇冰川退縮，一號冰川附近的廠礦、國道216線行經車輛擴散的汙染物、過度放牧帶來的土壤退化，都是冰塵增加的原因。 對冰川附近的216國道限行，加強區域人員管理，嚴禁遊客進入，多舉措治理採挖雪蓮、紅景天、虎耳草等珍貴野生植物的行為。新疆天山一號冰川是世界上離城市最近的冰川，是中國觀測時間最長、資料最為詳盡的冰川。以一號冰川為中心，其周圍分佈著大大小小近百條現代冰川，是烏魯木齊市及周邊多個縣市的重要水源地。每年5至9月是天山一號冰川消融的高峰期，一個月消退1米多，一年退縮4至8米。受自然因素以及區域內人為因素影響，冰川加速消融。目前，冰川面積已由1962年的1．95平方公里退縮至目前的1.62平方公里，冰川末端厚度減薄40多米。被譽為“固體水庫”的冰川對河川徑流起著重要的補充和調節作用，是乾旱區名副其實的“生命之源”。新疆冰川融水佔地表徑流量的三分之一以上，是天山南北廣袤綠洲最重要的水源保障。
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