塔里木河流域冰川变化及其对水资源影响

在近一个世纪以来全球变暖趋势显著的背景下,1980年代中后期以来新疆等地区的降水、出山径流出现持续增加现象,冰川也呈加速萎缩状态。作者从区域冰川研究入手,研究在这种气候暖湿转变背景下,塔里木河流域冰川变化的响应及其影响。通过应用大比例尺地形图、高分辨率卫星遥感影像及航空摄影照片获得了塔里木河流域3000多条冰川1960年代初以来的变化,表明该流域近30多年来冰川呈总体萎缩状态,冰川退缩已给塔里木河流域水资源变化带来了明显的影响。     

博格达峰地区气候变化特征及其对冰川变化的影响

20世纪中叶以来,随着全球变暖加剧,中国冰川普遍发生了退缩,对局地人民生活、生存环境及社会经济产生了深刻的影响,对位于西北干旱区的博格达峰地区尤为突出.本文首先采用趋势分析、突变检验和小波变换等方法对研究区周边气温、降水进行研究,同时应用Landsat l-4、5、7MSS、TM/ETM+影像分析1972-2013年博格达峰区冰川变化特征,在此基础上系统探讨冰川变化与该区气候变化之间的响应关系.结果表明:①1960-2013年研究区气温、降水变化倾向分别为0.19℃/10 a和12.4 mm/l0 a;年平均气温在1990年前后存在显著突变,年降水量在1985年前后存在突变.气温主要表现为8～10 a的周期,降水周期性较差.目前处于气温偏高、降水偏少期;②1972-2013年冰川面积减少46.71±1.32 km2,年均退缩率为0.66％±0.02％,冰川退缩趋势明显.其中1972-1990年,冰川年均退缩率为0.44％±0.03％;近20年来冰川退缩加剧,年均退缩率达到0.78％±0.09％;③通过分形理论对研究区冰川空间结构特征分析表明,预计未来冰川消融率将趋于稳定,但仍处于较高状态;④对比中国西部各地区冰川的变化,发现该地区冰川退缩和其他区域退缩速率相吻合;⑤1990年之前博格达峰地区冰川变化受温度和降水共同控制,1990年之后冰川退缩主要由气温上升引起.     

天山一号冰川一年退缩4米

＂每年5至9月是天山一号冰川消融的高峰阶段,一个月后退约一米。总体来说,一年退缩4米多。从1959年至2010年,冰川共计减薄15米多。＂中科院天山冰川观测试验站站长李忠勤说,一号冰川自观测以来一直处于退缩状态,20世纪80年代以来,退缩呈加速趋势。     

近40 a来天山台兰河流域冰川资源变化分析

台兰河流域作为阿克苏河的支流,是以冰川融水补给为主的河流,流域面积为1 324 km²。结合1：5万地形图、Landsat ETM+遥感影像及数字高程模型数据,通过综合计算机自动解译及目视解译的方法,将面向对象图像特征提取方法应用到该流域冰川信息提取中,并以影像叠加数字高程模型来提取表碛覆盖区的冰川末端边界,最后参照专家指导意见进行边界的再次修订,得到1972~2011年该流域的冰川变化数据,并分析了过去近40 a来冰川变化特征及其对气候变化的响应过程。结果表明：1972~2011年,台兰河流域冰川退缩明显,冰川总面积从435.44 km²退缩到385.38 km²,减少了50.06 km²,退缩率为11.50%,年均减少约1.25 km²,平均单条冰川面积减小0.31 km²;冰川总条数从113条减少到109条,消失冰川10条,有3条冰川分离成了9条,其余100条冰川都呈减小趋势。结合阿克苏和拜城气象站气象资料分析认为,台兰河流域冰川萎缩与该地区气温快速上升关系密切,气温上升导致的冰川消融在一定程度上抵消了降水增加对冰川的补给。     

资料集锦

天山一号冰川一年退缩4米"每年5至9月是天山一号冰川消融的高峰阶段,一个月后退约一米。总体来说,一年退缩4米多。从1959年至2010年,冰川共计减薄15米多。"中科院天山冰川观测试验站站长李忠勤说,一号冰川自观测以来一直处于退缩状态,20世纪80年代以来,退缩呈加速趋势。冰川表面已形成较明显冰面河1962年至2006年间面     

1990-2015年喜马拉雅山冰川变化的遥感监测及动因分析

采用Landsat TM/ETM+/OLI影像数据,结合比值阈值法与目视解译提取冰川边界,分析了喜马拉雅山冰川在1990-2015年的进退变化。结果表明：近25 a来喜马拉雅山冰川整体呈退缩趋势,冰川面积由23 229.27 km2减少至20 676.17 km2,共减少2 553.10 km2,退缩率为10.99%,研究时段喜马拉雅山冰川加速退缩,尤其是近5 a来,加速退缩的趋势尤为显著。研究区冰川主要分布在海拔4 800~6 200 m范围内,且随着海拔升高冰川分布面积呈先增加后减小趋势,综合分析喜马拉雅山山体海拔特征可知,5 200~5 600 m很可能是研究区的“第二大降水带”。依据山岳冰川分布特征,我们将研究区冰川分为山谷冰川、冰斗冰川、冰斗-山谷冰川、悬冰川和平顶冰川,其中悬冰川的数量最多,山谷冰川的分布面积和平均规模最大。结合研究区周边气象格点数据,同时以12a为滞后期发现,近25a来喜马拉雅山冰川持续退缩很可能是气温升高和降水减少共同作用的结果,且未来十几年内冰川仍可能处于持续退缩的状态。     

中国西部冰川小冰期以来的变化——以天山乌鲁木齐河流域为例

利用航拍地形图、TM影像、spot5及landsat 8影像,在遥感和地理信息技术的支撑下研究小冰期以来乌鲁木齐河流域冰川变化。对能够观察到小冰期最盛时期冰碛垄的73条冰川研究发现:小冰期到2014年冰川整体呈退缩趋势。相对于小冰期最盛期,面积共退缩了37.22 km~2,退缩率为64.84%;总长度共退缩了52 878.67 m,退缩率为49.83%,1959年以来,流域内的乌鲁木齐河源1号冰川一直处于退缩状态,物质平衡持续亏损。小冰期以来,海拔3 400~4 000 m之间的冰川退缩最明显,海拔3 400~3 600 m之间的冰川消失。冰川朝向分析表明,流域朝北向冰川多于其它方向,冰川在各个朝向上面积均呈退缩趋势,正东向冰川退缩最为严重。分析发现,流域冰川大幅度退缩的主要缘于该流域小冰川数量较多(小冰期冰盛期面积1 km~2的冰川数量达75.3%),小冰川对气候变化的响应敏感,大西沟气象站气象资料分析表明,降水的增加无法弥补夏季气温的持续升高引起的冰川消融是该流域普遍冰川退缩的主要原因。     

近40年来天山东段冰川变化及其对气候的响应

利用经1959/1961年航片校正的地形图、1972年航片和1992年TM、2001年ETM+遥感影像,通过遥感图像处理和人工目视解译,分析了天山东段哈尔里克山区1959/1961-2001年的冰川变化.结果表明,1959/1961-2001年冰川面积和储量减少量分别占1959/1961年的11.4%和12.3%.其中,20世纪50年代末到70年代初,冰川退缩幅度大,冰川面积和储量年减少率分别约为0.51%和0.508%,20世纪70年代初到90年代初,退缩大幅减缓,冰川面积和储量年减少率为0.1%和0.13%,90年代以后退缩速度又有加剧趋势,冰川面积和储量年减少率增加到0.31%和0.34%.对流域气象站气候资料分析发现,1959/1961-1972年的冰川面积减少率大,主要与1959-1966年时段气温偏高、而降水偏少有关.升温幅度的增大是影响20世纪90年代初以来研究区冰川退缩加剧的根本原因.     

近50年黑河流域的冰川变化遥感分析

黑河流域作为中国西北地区第二大内陆流域,其景观类型完整、流域规模适中、社会生态环境问题典型,已成为寒区、旱区水文与水资源研究的热点地区。本研究结合1：5 万地形图、Landsat TM/ETM+遥感影像及数字高程模型数据,运用面向对象的图像信息自动提取方法,建立冰川信息提取知识规则,对近50 年黑河流域的冰川变化进行遥感分析。结果表明：（1）20 世纪60 年代黑河流域内的967 条冰川到2010 年左右,减少为800 条冰川,减少数量明显;冰川面积由361.69 km²退缩为231.17 km²,共减少130.51 km²,退缩率为36.08%,平均每条冰川面积退缩0.14 km²。（2）黑河流域冰川分布及变化存在显著的区域差异性,黑河冰川退缩率比北大河大16%左右;冰川末端主要分布在4300~4400 m、4400~4500 m和4500~4600 m海拔区间内。（3）与西部其他山地冰川相比,黑河流域冰川退缩率较高。（4）根据流域内6 个气象站资料分析表明,降水增加对冰川的补给无法弥补气温上升导致的冰川消融所带来的物质损失,是黑河流域冰川普遍萎缩的关键因素。     

近50年新疆天山奎屯河流域冰川变化及其对水资源的影响

基于地形图、遥感影像、气象与水文资料,对气候变化背景下奎屯河流域近50 a冰川变化及其对水资源的影响进行了研究。结果表明：1964~2015年该流域冰川面积减小了约65.4 km²,冰储量亏损了约4.39 km³,且2000年后冰川消融与退缩加快。消融期内正积温增大带来的冰川物质支出（消融）高于源自年内降水的冰川物质收入（积累）是造成该流域冰川消融与退缩的主要原因。1964~2010年该流域径流年际变化总体呈上升趋势,1993年后径流增加趋势显著,且周期性丰枯变化发生了改变。52 a间该流域冰储量亏损引发的水资源损失量达39.5×10⁸m³,年均亏损量约占多年平均径流量的12%,且20世纪80年代后冰川融水在径流中所占比重增大。     

基于遥感与GIS的库克苏河流域冰川变化研究

以伊犁河上游库克苏河流域冰川为例,利用1963年地形图、2004年的ASTER数字遥感影像资料及数字高程模型,通过遥感图像处理和分析提取研究区冰川范围,并在地理信息系统技术支持下分析该地区冰川的变化情况.研究表明1963-2004年库克苏河流域冰川整体变化幅度较大,冰川表现为萎缩的趋势,2004年冰川面积、冰储量比19...     

60-year changes and mechanisms of Urumqi Glacier No. 1 in the eastern Tianshan of China,Central Asia

Worldwide examination of glacier change is based on detailed observations from only a small number of glaciers. The ground-based detailed individual glacier monitoring is of strong need and extremely important in both regional and global scales. A long-term integrated multi-level monitoring has been carried out on Urumqi Glacier No. 1 (UG1) at the headwaters of the Urumqi River in the eastern Tianshan Mountains of Central Asia since 1959 by the Tianshan Glaciological Station, Chinese Acamedey of Sciences (CAS), and the glaciological datasets promise to be the best in China. The boundaries of all glacier zones moved up, resulting in a shrunk accumulation area. The stratigraphy features of the snowpack on the glacier were found to be significantly altered by climate warming. Mass balances of UG1 show accelerated mass loss since 1960, which were attributed to three mechanisms. The glacier has been contracting at an accelerated rate since 1962, resulting in a total reduction of 0.37 km² or 19.3% from 1962 to 2018. Glacier runoff measured at the UG1 hydrometeorological station demonstrates a significant increase from 1959 to 2018 with a large interannual fluctuation, which is inversely correlated with the glacier's mass balance. This study analyzes on the changes in glacier zones, mass balance, area and length, and streamflow in the nival glacial catchment over the past 60 years. It provides critical insight into the processes and mechanisms of glacier recession in response to climate change. The results are not only representative of those glaciers in the Tianshan mountains, but also for the continental-type throughout the world. The direct observation data form an essential basis for evaluating mountain glacier changes and the impact of glacier shrinkage on water resources in the interior drainage rivers within the vast arid and semi-arid land in northwestern China as well as Central Asia.     

1959-2008年新疆阿尔泰山友谊峰地区冰川变化特征

 利用1959年地形图、2008年ASTER数字遥感影像及数字高程模型,在地理信息系统技术支持下分析了新疆阿尔泰山友谊峰地区冰川的变化特征。研究表明：1959-2008年该区冰川整体呈萎缩趋势,且变化幅度相对较大。相对于1959年,2008年冰川面积和数量分别变化-32.5%和-27.9%。其中,小于1 km2的冰川面积平均变化率为-66.7%,面积小于0.5 km2的冰川面积变化率大于-70%,面积大于1 km2以上的冰川面积变化率为-35.0%,1~5 km2的冰川面积变化率为-27.9%。冰川末端平均后退253 m,末端退缩比例为-18.3%,且南坡冰川末端变化率大于北坡。分析发现,研究区冰川面积亏损较大主要缘于该区小冰川分布数量较多（面积小于1 km2的冰川数量达75%),对气候变化的响应较为敏感。     

气候变化对中亚天山山区水资源影响研究

本文结合资料分析和文献阅读,对全球气候变化背景下的中亚天山山区水文、水资源变化进行了讨论分析。在全球升温滞缓背景下,中亚天山山区在过去的10余年,气温却一直处于高位态波动状态;气候变暖及持续高位态波动加剧了山区冰川和积雪等固态水体的消融,导致山区降雪率降低,天山山区降雪率从1960-1998年的11%~24%降低到2000年以来的9%~21%,有97.52%的冰川表现为退缩状态,水储量呈明显减少趋势,减小幅度约为-3.72 mm/a;气候变暖直接影响区域水循环和水系统的稳定性,引起径流补给方式和水资源数量的改变,加大了水资源时空分布的不确定性。天山山区在短时期内因冰雪融水增多,会出现径流量增加现象。但在未来气候持续变暖、降水条件维持不变的条件下,河川径流量将会出现减少趋势。     

天山乌鲁木齐河源1号冰川致冷效应的小气候观测

高山冰川以其下垫面的致冷效应形成独特的冰川小气候.为研究冰川小气候特征,2007年7月在天山乌鲁木齐河源1号冰川表面及末端冰碛上架设5台自动气象站,并进行了为期一个月的基本气象要素的观测.以观测数据为基础,描述和分析了与冰川致冷效应有关的冰川区温度与湿度变化特征、冰面逆温、温跃现象、冰川风现象,并就冰川致冷效应对局地对...     

近50 年气候变化背景下中国冰川面积状况分析

根据近年来中国典型区域冰川面积变化遥感监测数据,结合139 个地面站的气温、降水量与28 个探空站的0 ℃层高度气象资料,分析了近50 年气候变化背景下中国冰川面积状况。结果表明,研究区冰川面积从20 世纪60-70 年代的23982 km²减小到21 世纪初的21893 km²,根据冰川分布进行加权计算后冰川面积退缩了10.1%,对时间插补后得到1960 年以来的冰川面积年均变化率为0.3 % a^-1。就冰川面积变化的空间分布特征而言,天山的伊犁河流域、准噶尔内流水系、阿尔泰山的鄂毕河流域、祁连山的河西内流水系等都是冰川退缩程度较高的区域。近50 年中国冰川区夏季地面气温与大气0 ℃层高度均呈上升趋势,而降水量的增幅却相对轻微,增长的降水量不足以抵消升温对冰川的影响,气候变暖是影响冰川面积变化的主要因素。     

1960年以来中国天山冰川面积及气候变化

Based on the statistics of glacier area variation measured in the Chinese Tianshan Mountains since 1960,the response of glacier area variation to climate change is discussed systematically.As a result,the total area of the glaciers has been reduced by 11.5% in the past 50 years,which is a weighted percentage according to the glacier area variations of 10 drainage basins separated by the Glacier Inventory of China (GIC).The annual percentage of area changes (APAC) of glaciers in the Chinese Tianshan Mountains is 0.31% after the standardization of the study period.The APAC varies widely for different drainage basins,but the glaciers are in a state of rapid retreat,generally.According to the 14 meteorological sta-tions in the Chinese Tianshan Mountains,both the temperature and precipitation display a marked increasing tendency from 1960 to 2009 at a rate of 0.34℃·(10a)-1 and 11 mm·(10a) -1,respectively.The temperature in the dry seasons (from November to March) increases rapidly at a rate of 0.46℃·(10a)-1,but the precipitation grows slowly at 2.3 mm·(10a)-1.While the temperature in the wet seasons (from April to October) grows at a rate of 0.25℃·(10a)-1,but the precipitation increases at 8.7 mm·(10a)-1.The annual and seasonal climatic trends ac-celerate the retreat of glaciers.     

近50年来中国天山冰川面积变化对气候的响应

基于1960 年以来中国天山各流域冰川面积变化的统计分析,系统地研究了中国天山冰川面积变化对气候的响应情况。结果表明,近50 年来中国天山冰川的面积缩小了11.5%,对研究时段统一化后发现面积年均退缩率为0.31% a^-1。各流域冰川面积退缩速度存在一定差异,但冰川加速消融趋势明显。天山地区14 个气象站的气温与降水量倾向率平均值分别为0.34 ^oC·(10 a)^-1与11 mm·(10 a)^-1,气温在干季增幅大而在湿季增幅略小,降水量在干季增长缓慢而在湿季增长显著,这样的气候变化趋势有助于天山冰川的退缩。     

基于第二次冰川编目的中国冰川现状

以2004年之后的Landsat TM/ETM+和ASTER遥感影像为基础,参考第一次中国冰川目录及其他文献资料,经过影像校正、自动解译、野外考察、人工修订、交互检查和成果审定等技术环节,完成占全国冰川总面积85.5%的现状冰川编目,确定中国目前共有冰川48571条,总面积约5.18×10⁴βkm²,约占全国国土面积的0.54%,冰川储量约4.3~4.7×10³βkm³。中国冰川数量和面积分别以面积<0.5βkm²的冰川和面积介于1.0~50.0βkm²的冰川为主,面积最大的冰川是音苏盖提冰川（359.05βkm²）。中国西部14座山系（高原）均有冰川分布,其中昆仑山冰川数量最多,其次是天山、念青唐古拉山、喜马拉雅山和喀喇昆仑山,这5座山系冰川数量占全国冰川总数量的72.3%;冰川面积和冰储量位列前3位的山系分别为昆仑山、念青唐古拉山和天山,尽管喀喇昆仑山冰川数量和面积均小于喜马拉雅山,但前者冰储量高于后者。从冰川海拔分布来看,海拔4500~6500βm之间是冰川集中发育区域,约占全国冰川总面积的4/5以上。冰川资源在各流域分布差异显著,东亚内流区（5Y）是中国冰川分布数量最多、面积最大的一级流域,约占全国冰川总量的2/5以上;黄河流域（5J）是冰川数量最少、规模最小的一级流域,仅有冰川164条,面积126.72βkm²。新疆和西藏的冰川面积和冰储量约占全国冰川总面积的9/10。     

Glacier changes in the Qilian Mountains in the past half-century: Based on the revised First and Second Chinese Glacier Inventory

Glaciers are the most important fresh-water resources in arid and semi-arid regions of western China. According to the Second Chinese Glacier Inventory (SCGI), primarily compiled from Landsat TM/ETM+ images, the Qilian Mountains had 2684 glaciers covering an area of 1597.81±70.30 km2 and an ice volume of ~84.48 km³ from 2005 to 2010. While most glaciers are small (85.66% are <1.0 km²), some larger ones (12.74% in the range 1.0–5.0 km²) cover 42.44% of the total glacier area. The Laohugou Glacier No.12 (20.42 km²) located on the north slope of the Daxue Range is the only glacier >20 km² in the Qilian Mountains. Median glacier elevation was 4972.7 m and gradually increased from east to west. Glaciers in the Qilian Mountains are distributed in Gansu and Qinghai provinces, which have 1492 glaciers (760.96 km²) and 1192 glaciers (836.85 km²), respectively. The Shule River basin contains the most glaciers in both area and volume. However, the Heihe River, the second largest inland river in China, has the minimum average glacier area. A comparison of glaciers from the SCGI and revised glacier inventory based on topographic maps and aerial photos taken from 1956 to 1983 indicate that all glaciers have receded, which is consistent with other mountain and plateau areas in western China. In the past half-century, the area and volume of glaciers decreased by 420.81 km² (–20.88%) and 21.63 km³ (–20.26%), respectively. Glaciers with areas <1.0 km² decreased the most in number and area recession. Due to glacier shrinkage, glaciers below 4000 m completely disappeared. Glacier changes in the Qilian Mountains presented a clear longitudinal zonality, i.e., the glaciers rapidly shrank in the east but slowly in the central-west. The primary cause of glacier recession was warming temperatures, which was slightly mitigated with increased precipitation.