气候变化对西藏湖泊变迁的影响(1973—2017)

西藏湖泊众多,其水位和面积变化对气候波动有敏感记录。本文运用RS和GIS技术,以1973—1977年、1989—1992年、1999—2001年、2008—2010年和2017年5期遥感影像为底图矢量化了西藏所有湖泊边界,建立了湖泊空间数据库。以湖泊空间数据为基础,分析了1973—2017年西藏湖泊面积动态变化特征,结论如下:从20世纪70年代至2017年,西藏湖泊总面积持续增加,共增长了47.23%;从20世纪70年代至90年代,研究区北部和中部湖泊呈萎缩的趋势,其余地区呈扩张的趋势;从2000年至2017年,西藏湖泊呈持续扩张的趋势。另外,笔者分析了研究区年平均气温、年降雨量和年蒸发量的变化特征。1981—2017年,西藏气候向暖湿方向发展,主要表现为气温升高、降雨量增加和蒸发量减少。气候变化对不同地区不同时期湖泊变迁影响显著:(1)西藏北部和中部湖泊主要以冰川、冰雪融水和地表径流为主要补给源。20世纪70年代至90年代,气温和降雨量波动较小,引起这些地区湖泊萎缩的主要原因为冰川和冰雪融水补给的减少。(2)从20世纪90年代至2017年,气温和降雨量增加、蒸发量减少,导致研究区湖泊呈现全面扩张的趋势。     

1970-2009年纳木错湖泊面积扩张的遥感卫星观测证据及原因之商榷

基于不同时期的遥感影像、航测地形图和DEM, 运用GIS和RS技术对纳木错1970-2009年间湖泊面积变化进行了分析, 利用周边气象台站资料, 通过对纳木错湖面蒸发及降水、冰川融水、非冰川区径流补给的趋势性分析, 从流域水量平衡角度商榷了纳木错湖面扩张的原因. 结果表明: 近40 a来纳木错湖泊面积不断扩张, 尤其是近10 a来最为剧烈, 2001-2009年间湖面扩张超过50 km². 流域降水变化是纳木错湖泊面积扩张的直接原因, 另外伴随蒸发力下降, 湖面蒸发减少也是湖泊面积扩张的原因之一.     

1975-2006年西藏羊卓雍错流域内湖泊水位变化对气候变化的响应

根据1975年地形图、1988年至2006年的TM、CBERS卫星遥感资料和1962-2006年逐年平均气温、降水量、蒸发量、相对湿度、风速和日照时数等气象资料以及1974-2005年的湖泊水位水文资料,对西藏羊卓雍错及其流域内的空姆错、沉错和巴纠错等4个湖泊的水位变化以及对气候变化的响应作了分析.结果表明:该区湖泊面积在近30 a来呈缓慢下降趋势,2005年与1975年相比,分别减少了46.55 km2、1.73km2、0.03 km2、6.01 km2,减少幅度分别为7.2%、4.3%、0.1%、13.6%.其主要原因是,由于羊卓雍错的湖水主要以降水补给为主,在降水增加、气温上升的情况下由于升温引起的湖泊蒸发效应超过降水增加导致的补给影响,是湖泊面积下降的主要原因.     

青藏高原兹格塘错流域50年来湖泊水量对气候变化响应的模拟研究

运用数值模拟建立青藏高原兹格塘错流域土壤、植被、气候等的空间和属性数据库;接着,借助分布式流域尺度水文模型（SWAT模型）,对兹格塘错1956—2006年间的流量进行模拟实验;最后,反演50年来兹格塘错流域水文过程,测试流域温度、降水和蒸发组合的敏感因子对湖泊水量变化的效应,探讨50年来湖泊水量对气候变化的响应。模拟实验的边界条件设置为自然地形、土壤、植被覆盖,其中土壤资料包括有机质含量、粒径等理化参数。模拟结果表明：兹格塘错的年平均流量为6.3m3/s,流量高峰集中在8月至10月,并且由于融雪补给的关系,3月出现另一个流量高峰;模拟结果与遥感解译所得到的结果吻合较好。敏感实验表明：兹格塘错流域内温度、降水和蒸发组合的敏感因子实验具有高原特征,即高原湖泊的水文过程和湖泊流量变化有着较为敏感的响应关系;兹格塘错流量受降水的影响最大,随着降水的增加,流量有所增加;在温度升高的情况下,流域蒸发量增加速度大,兹格塘错流量增加的效应不明显,而在冷湿模式下,流域蒸发量降低,兹格塘错流量增加显著。     

1980-2005年藏东南然乌湖流域冰川湖泊变化研究

基于1980年地形图和1988年、2001年Landsat数据以及2005年中巴资源卫星数据,对藏东南然乌湖流域1980-2005年25 a来冰川和湖泊的面积变化进行了研究.结果表明:1980-2005年间,冰川面积从496.64 km2减少到466.94 km2,冰川萎缩了29.7 km2,萎缩速率为1.19 km2·a-1 ,萎缩量占冰川总面积的5.98%,冰川面积占流域总面积的比例从22.42%减小到21.08%.区域冰碛湖泊面积则从1980年29.79 km2增大到2005年33.27 km2,湖泊面积扩大了3.48 km2,增加的速率为0.14km2·a-1,扩大面积占湖泊总面积的11.68%,湖泊而积占流域总面积的比例从1.34%增加到11.5%.其中,冰川面积在1980-1988年萎缩速率为1.73 km2·a-1 ,1988-2001年为0.82 km2·a-1和2001-2005年为1.3 km2·a-1.而湖泊面积在1980-1988年扩涨速率为0.11 km2·a-1,1988-2001年为0.12 km2·a-1,2001-2005年为0.27 km2·a-1,湖泊逐年加速扩涨.从流域内的气象数据来看,温度升高,是该区域冰川萎缩的根本原因,湖泊加速扩涨主要受到冰川萎缩,冰川融水量加大的影响.     

多空间分辨率遥感数据监测土地覆盖特征的比较研究

中国晚第四纪湖泊数据库1) 详细记录了我国不同区域湖泊水量变化信息。该数据库的湖泊古水量变化数据 ,是建立在对逐个湖泊钻孔、剖面沉积物性质、水生植物花粉及其他微体生物组合与丰度的变化、湖泊和盆地内地貌证据、考古及历史文献记载等的系统分析上。该数据库尽可能综合多项证据 ,对湖泊过去水量状况做出统一的解释。同时为了与全球其他古湖泊数据库一致 ,尽可能系统地排除那些受非气候因素 (如洪水、火山活动、构造运动、流域侵蚀、人类活动等 )、非直接气候因素 (如冰川融水、海面升降、跨流域地下水 )影响的湖泊水量记录。因此该数据库产生的湖泊古水量记录能够较好地反映流域的降水 (Ｐ)和有效降水 (降水量减蒸发量     

近40年来青藏高原湖泊变迁及其对气候变化的响应

湖泊对气候波动有敏感记录。本文以GIS和RS技术为基础,在野外实地考察的基础上,从20世纪70年代、90年代、2000年前后和2010年前后4期Landsat遥感影像中提取了青藏高原所有湖泊边界信息,建立了青藏高原湖泊空间数据库。分析表明的青藏高原面积大于0.5 km2的湖泊总面积变化：（1）从20世纪70年代至90年代增加了13.42%; （2）从20世纪90年代至2000年前后增加了4.86%; （3）从2000年前后至2010年前后增加了13.04%。可见,近40年来,青藏高原湖泊个数和面积均呈增加的趋势。气象数据分析表明,青藏高原气候出现了由暖干向暖湿的转型,表现为气温升高、降雨量增加和蒸发量减小。笔者选取了研究区内面积大于10 km2的时间上合适做比较的所有湖泊,逐一分析了其在4个时期的动态变化情况,并根据变化结果进行了分区。不同时期的湖泊变迁具有区域差异性：（1）从20世纪70年代至90年代,西藏北部、中部、藏南、青海羌塘盆地和青海东部湖泊呈萎缩趋势; （2）20世纪90年代至2000年,青海北部湖泊萎缩; （3）2000年至2010年,除藏南外,青藏高原其余地区湖泊全面扩张。不同补给源的湖泊对气候变化的响应模式不同：（1）气温主要影响以冰雪融水及其径流为主要补给源的湖泊,如色林错、赤布张错等; （2）降雨量主要影响以大气降雨和地表径流为主要补给源的湖泊,如青海羌塘盆地; （3）蒸发量直接影响湖泊水量的散失,在青藏高原总体蒸发量减小的大环境下,部分地区因升温引起的湖泊蒸发效应超过了降水和径流量增加,湖泊出现萎缩的现象,如羊卓雍错流域。总之,地质构造控制了湖泊变迁的总格局,而短时间尺度的湖泊变迁主要受气候因素的影响。此外,湖泊动态变化还受冰川、人类活动、湖盆形状、补给和排泄区等因素的影响。     

青海羌塘盆地近期湖泊扩张特征及成因

选取青海羌塘盆地1976-2010年5期遥感影像, 解译了该区域面积大于1 km²以上的67个湖泊面积.结果表明: 1976-1994年, 研究区大部分湖泊呈萎缩状态, 湖泊面积萎缩了446.8 km², 萎缩幅度为12.5%;1994-2001年, 湖泊面积由3 132.6 km²增加到3 395.2 km², 至2007年和2010年, 湖泊持续扩张, 面积分别达到3 641.7 km²和3 836.2 km², 其中2010年的湖泊面积较1994年增加了22.5%, 甚至超过了1976年, 2007-2010年期间湖泊扩张强度最大.同时, 分析了研究区1959-2010年的气候水文变化, 结果显示年平均气温呈显著上升趋势, 年蒸发量在1959-1980年呈下降趋势, 以后趋于稳定, 年降水量、年径流量在1998-1999年间出现了突变上升.湖泊面积对气候、水文的响应关系表明, 近期的湖泊扩张主要由降水、径流偏丰引起, 与气温上升以及蒸发变化的关系并不显著, 气温上升导致冰川退缩所增加的水量对近期湖泊扩张影响较小. 与青海湖、黄河源等地相比, 青海羌塘盆地近期气候、水文、湖泊面积发生转折的时间要提前7 a左右.     

甘南高原区大峪沟流域水文要素特性分析

以大峪沟流域为研究对象,利用多坝水文站水文要素监测资料,采用趋势分析、距平分析和MannKendall检验等方法,对水文要素进行了时空变化分析,结果表明:大峪沟流域水文要素年内分配不均匀;年降水量和年径流量变化呈减小趋势,减小倾向率为1.127 6 mm/a、0.027 6亿m~3/a,年蒸发量变化呈增大趋势,增加倾向率为1.601 mm/a,降水量、蒸发量的变化趋势不显著,径流量的变化趋势显著;不同年代段降水量的变化较为平稳,处于正常水平,径流量变化幅度不大,蒸发量变化相对平稳;降水量、径流量、蒸发量在序列内均发生突变,该流域径流量的减少、蒸发量的增加与降水量减少有密切关系。     

基于GIS的玛旁雍错流域冰川地貌及现代冰川湖泊变化研究

基于多源多时相的数字遥感影像、地形图和DEM数据,利用遥感(RS)和地理信息系统(GIS)技术,对西藏玛旁雍错流域冰川地貌类型和空间分布进行了研究,并对流域内近30 a来冰川和湖泊的变化进行分析.结果表明:1974-2003年玛旁雍错流域冰川总面积减少了7.27 km²,平均退缩速率0.24 km²·a^-1;湖泊总面积减少37.58 km²,平均退缩速率1.25 km²·a^-1.多时相的监测表明,冰川在加速退缩,且阳坡冰川的消融速度大于阴坡,坡度陡、面积小的冰川消融比例大于坡度缓、面积较大的冰川;湖泊面积先减少后有所增加,但总面积还是减少了,不少小湖泊消失.分析流域附近气象资料可知,气温上升和降水量减少是玛旁雍错流域内冰川消融与退缩的主要原因.     

青藏高原湖泊变化遥感监测及水量平衡定量估算研究进展

青藏高原湖泊是气候变化的重要指示器,20世纪90年代中期以来,在暖湿化环境下降水增多和冰川冻土加速融化导致的湖泊扩张是青藏高原最为突出的环境变化特征。值得注意的是,湖泊水位变化的空间分布特征和西风带及印度季风带影响区的降水量变化具有高度的空间一致性。严酷的自然环境导致对青藏高原内陆湖泊的实地观测变得难以企及,而遥感技术的发展正好可以克服以上局限,该技术已经成为青藏高原湖泊变化监测的主要研究手段。本文围绕遥感监测技术与方法,综述了青藏高原湖泊面积、水量、冰物候、水体参数以及水量平衡定量估算等方面的研究进展。部分研究以流域为尺度应用多源遥感与水文模型进行水量平衡定量评估,结果表明青藏高原内陆地区的湖泊水量增加的主要贡献因素是降水增多,而冰川融化、冻土消融及其他因素的贡献程度却相对较小。当前,学术界一般认为：大尺度的降水年代际变化是青藏高原湖泊近期变化的主要原因,而冰川冻土加速消融又进一步加速湖泊扩张或抑制了部分湖泊收缩。过去,关于青藏高原湖泊变化的气候响应机制研究大多停留在对降水、蒸发、温度、风速、冰冻圈融化等气候因素的定性描述上;现在,在湖泊水量平衡方面,越来越多的研究开始在定量化方面取得进展;将来,随着更多遥感数据的开放共享,以及更多水文与气象站点的投入使用,将为青藏高原湖泊的水量平衡定量研究提供更好的数据条件。     

气候变化对天山北坡奎屯河高山区地表径流的影响

采用奎屯河流域的乌苏、沙湾气象站1960—2009年50 a来的气温、降水量资料和奎屯河将军庙水文站的降水量、径流量资料,分析了气温、降水、冰川等变化对奎屯河出山口地表径流的影响.结果表明:将军庙水文站年降水变化与径流量呈显著正相关;尽管气温呈上升趋势,但年径流与平原地区和出山口的气温相关不很密切,气温可通过影响蒸发增加山区消耗水量,减少径流.然而,气温变暖会加剧冰雪消融,使冰川退缩变薄,特别是消耗冰川积累量来增加河川径流.在奎屯河出山口地表年径流量中,与20世纪80年代相比,冰川径流增加了5.7%,多年平均情况下消耗冰川积累的融水径流约占冰川径流的30%.同时,随气候变化的极值化,要注意高山地区降水减少和汛期气温降低引起河川径流减少,降水、气温高值引起的年径流增大与洪水危害,以及引起河川径流的年际变幅增大,并对水利工程造成的影响.有关气候变化对河川径流定量预测有待今后进一步探讨.     

1971—2006年珠穆朗玛峰地区蒸发皿蒸发量的变化及其影响因素

升温率略高于平均最高气温的升温率.珠峰地区日照时数和平均风速的显著下降,以及相对湿度的明显增加可能是蒸发皿蒸发量下降的主要原因.     

山东西南部南四湖水位变化特征及其与气候要素的相关分析

气候变化对水资源的影响是水文领域的一个重要的研究方向, 研究水位变化与气候要素的相关分析, 对预测湖面水位意义重大. 利用1981-2013年山东西南部南四湖水位和沿湖5个国家级气象观测站逐月平均气温、 相对湿度、 风速、 降水和蒸发量等资料, 分析了近33 a来南四湖水位变化特征及气象影响因子. 结果表明: 近33 a南四湖水位升高趋势显著, 平均每10 a升高0.46 m; 水位变化整体分两个阶段, 1989年以前为下降态势, 1989年以后为上升态势, 1994年是水位升高的突变时间点; 平均最高水位出现在3月为33.04 m, 最低出现在12月为32.03 m. 各气象要素对南四湖水位的影响呈明显的季节性, 降水量是影响年水位变化的重要气象因子, 年降水量每增加100 mm, 水位升高0.21 m, 夏季降水量对水位的影响更为显著; 蒸发量在夏、 秋季与水位呈极显著负相关; 水位在夏季与风速、 在冬季与相对湿度均呈显著负相关.     

1973—2020年阿尔金山冰川面积变化及其对气温变化的响应

研究冰川面积变化对气温变化的响应模式,对于冰川资源的保护和利用具有重要意义。利用Landsat MSS、TM和OLI影像,采用比值阈值法结合目视修正,提取了阿尔金山地区1973—2020年8个时期的冰川边界信息,分析了冰川的时空变化特征,并结合距离阿尔金山较近的且末、若羌、茫崖和冷湖等四个气象站点的气象数据,分析了冰川变化对气温变化的响应规律。主要结论如下：1973—2020年阿尔金山地区冰川整体处于退缩状态,面积减少了（64.89±12.36） km²（19.21%±2.90%）;1973—1990年冰川退缩较快,年均退缩率为（0.49±0.07）%·a^-1;1990—1995年和1995—2000年这两个时期冰川退缩最快,年均退缩率分别为（1.07±0.08）%·a^-1和（1.08±0.08）%·a^-1;2000年后,冰川退缩速率较慢,比较稳定,年均退缩率均低于0.2%·a^-1。气温是影响阿尔金山地区1973—2020年冰川变化的主要气候因子。阿尔金山地区冰川对不同气温变化阶段的响应模式为：气温升高阶段,冰川消融,冰川面积减少;气温稳定阶段,冰川逐渐进入新的动态均衡状态,冰川面积也相对稳定;气温降低阶段,因冰川运动的滞后性,冰川面积在短时间内无明显变化。     

1980-2015年青藏高原东南部岗日嘎布山冰川变化的遥感监测

基于地形图、航空摄影相片和Landsat OLI遥感影像,对青藏高原东南部岗日嘎布山1980-2015年间的冰川变化进行了研究。结果表明： 1980-2015年,岗日嘎布山冰川面积减少679.50 km²（-24.91%）,年平均面积退缩率为0.71%·a^-1,末端海拔平均抬升了111 m。研究区范围内有10条冰川处于前进状态,冰川长度平均增加566.17 m;其余冰川均处于退缩状态,冰川长度平均减少823.49 m。与中国其他山系冰川相比,岗日嘎布山冰川面积年平均退缩速率较大,冰川长度变化速率最大,是冰川退缩最强烈的地区之一。岗日嘎布山冰川变化与气候变化关系密切,对研究区附近三个气象站5-9月平均气温和降水变化分析表明,自1980年以来,岗日嘎布山5-9月平均气温显著上升,降水变化不明显,是导致该区域冰川呈现快速退缩的主要原因。     

Response of glacier area variation to climate change in the Kaidu-Kongque river basin,Southern Tianshan Mountains during the last 20 years

Glaciers are crucial water resources for arid inland rivers in Northwest China. In recent decades, glaciers are largely experiencing shrinkage under the climate-warming scenario, thereby exerting tremendous influences on regional water resources. The primary role of understudying watershed scale glacier changes under changing climatic conditions is to ensure sustainable utilization of regional water resources, to prevent and mitigate glacier-related disasters. This study maps the current (2020) distribution of glacier boundaries across the Kaidu-Kongque river basin, south slope of Tianshan Mountains, and monitors the spatial evolution of glaciers over five time periods from 2000–2020 through thresholded band ratios approach, using 25 Landsat images at 30 m resolution. In addition, this study attempts to understand the role of climate characteristics for variable response of glacier area. The results show that the total area of glaciers was 398.21 km² in 2020. The glaciers retreated by about 1.17 km²/a (0.26%/a) from 2000 to 2020. The glaciers were reducing at a significantly rapid rate between 2000 and 2005, a slow rate from 2005 to 2015, and an accelerated rate during 2015–2020. The meteorological data shows slight increasing trends of mean annual temperature (0.02°C/a) and annual precipitation (2.07 mm/a). The correlation analysis demonstrates that the role of temperature presents more significant correlation with glacier recession than precipitation. There is a temporal hysteresis in the response of glacier change to climate change. Increasing trend of temperature in summer proves to be the driving force behind the Kaidu-Kongque basin glacier recession during the recent 20 years.© 2021 China Geology Editorial Office.     

1960-2011年长江流域潜在蒸发量的时空变化特征

以长江流域123个气象站1960-2011年逐日气象数据为基础, 应用Penman-Monteith模型, 在ArcGIS环境下通过IDW插值法、 TFPW-MK、 R/S等方法分析了全流域潜在蒸发量变化的时空变化、 趋势性和持续性, 并探讨了影响潜在蒸发量的主要气象因素.结果表明: 年潜在蒸发量自1960年以来至2002年呈波动减少趋势, 2003-2009年呈显著增加趋势, 整体为增加趋势; 其中, 上游高原区、 上游盆地区、 下游区年潜在蒸发量呈增加趋势, 中游区呈下降趋势, 增幅最大的是上游盆地区.四季中, 春、 夏、 秋季和年潜在蒸发量具有持续性, 未来将持续增加.最低气温、 最高气温是影响长江流域潜在蒸发量增加的主要因子.