祁连山区1997-2004年积雪面积和雪线高度变化分析

利用1997-2004年5～8月的NOAA-AVHRR和EOS-MODIS卫星资料、周遍气象台站气象数据、人工增雨雪等相关资料,对河西内陆河流域上游的祁连山区积雪、冰川的光谱特征进行了判识,并分析了积雪面积和雪线高度变化.结果表明:6～8月祁连山西、中、东部的积雪面积都呈下降趋势,5月积雪面积有所升高;雪线高度处的气温在5月为降低趋势,6月和8月略有升高,7月升高最快;5～8月随时间的变化,祁连山区累计降水量都呈现出不同程度的增加;祁连山西、中部积雪面积和雪线高度随降水和气温的变化有明显的响应,并且中部较西部明显.人工增雪作业对祁连山雪消融具有缓冲作用.     

2000-2013年木孜塔格冰鳞川冰川粒雪线高度变化研究

以祁连山七一冰川为例, 基于Landsat TM/ETM+数据建立了通过单波段(近红外波段)阈值法提取雪线的方法, 并结合观测数据进行了验证. 将此方法应用到2000-2013年木孜塔格冰鳞川冰川粒雪线高度变化的估算中, 结合茫崖气象站暖季气温(9、7、8月份的平均气温)和6-8月降水量数据, 探索粒雪线高度与气温、降水量之间的关系. 结果表明: 单波段阈值法可较为准确地估计冰川的雪线位置, 2000-2013年冰鳞川冰川粒雪线高度呈波动变化, 在2006年达到最大值(海拔5 678 m). 气温升高是冰鳞川冰川粒雪线高度变化的主导因素, 气温上升1 ℃可导致粒雪线高度升高约83 m.     

亚洲高山区融雪末期雪线高度空间差异的影响因素分析

以亚洲高山区2001-2016年基于MODIS积雪产品提取的30 km格网融雪末期雪线高度数据集（744个格网）及气象再分析资料为主要数据源,采用克里金插值、空间变异函数、回归分析和相关分析等方法分析了亚洲高山区融雪末期雪线高度的空间分布规律及空间异质性,并定量分析了其主要影响因素。结果表明：亚洲高山区融雪末期雪线高度空间分布存在较强的异质性,青藏高原内部雪线高度较高（5 967 m）且空间变化梯度较小,北部的阿尔泰山、天山雪线高度较低（< 4 500 m）,西部地区雪线高度等值线分布最为密集。在30 km格网尺度上,亚洲高山区融雪末期雪线高度具有明显的空间自相关性,空间自相关距离约为1 550 km。纬度、经度和海拔对亚洲高山区融雪末期雪线高度的相对贡献率分别为60.5%、2.6%和36.9%,而在不同子区域其相对贡献率存在差异。夏季气温是影响亚洲高山区融雪末期雪线高度的主导因素,45.6%的格网主要受夏季气温的影响,而且在不同区域均有分布;以年降水量为主要影响因素的格网约占18%,主要分布在喀喇昆仑和帕米尔等区域;仅10%的格网主要受年辐射量的影响。     

恒河-雅鲁藏布江流域雪线场的建立及其环境意义

利用冰川编目最新数据资料,计算恒河-雅鲁藏布江冰川平均高度(H_me)与测量雪线(ELA_h)之间的回归方程,发现冰川系统越大,样本数越多,则相关性越好,从而建立大系统的回归方程计算系统内所有冰川样点的计算雪线高度(ELA_hc).对所求得的ELAhc采用10’×10’的格网覆盖区域,对格网内样点的经纬度和计算雪线高度进行算术平均,用Kriging插值生成一定间隔的雪线分布图,即雪线高度场.把所得结果与该区域已有研究对比,发现它除具有共同的基本规律外,还更能体现出西藏南部雪线场的详尽分布规律,如全流域从下游向上游按照平均雪线高度的大小可以分为4个区,不同区域的雪线分布反映了影响区域雪线分布的主导因素.此方法可应用于其它已进行冰川编目的地区,也可建立不同尺度的温度场、积累场、降水场等冰川特征值场.     

北极Svalbard地区冰川物质平衡研究进展

回顾了Svalbard地区冰川物质平衡观测研究的历史,总结了该区域自1950年代以来冰川物质平衡的主要特征.结果表明:1)冰川净平衡、冬季积累和夏季消融没有明显长期变化趋势,净平衡一般为负值,导致冰体不断地缩减;2)冰川冬季积累年际波动较小,基本保持稳定状态;夏季消融年际波动较大,但没有融化增加的迹象;3)面积/海拔高度分布的不同导致了各冰川物质平衡的差异,面积较小(<10 km²)、海拔较低(<500 m)的冰川持续退缩;而具有更高海拔高度、更大面积的冰川则处于平衡或略微增长状态;4)净平衡与冰川平衡线高度(ELA)具有良好的负相关性,平均物质平衡梯度无明显变化,物质平衡对平衡线高度变化(气候变化)的敏感性保持稳定;5)Svalbard地区冰川物质平衡与该区夏季各月正积温和冬季降水具有密切的相关性.最后提出了加强Svalbard地区冰川物质平衡内补给过程研究以及与我国天山冰川物质平衡的对比研究,以求更加准确地认识Svalbard地区冰川物质平衡特征.     

基于2001—2015年遥感数据的天山山区雪线监测及分析

基于2001—2015年MOD10A1/MYD10A1、MOD13Q1以及相关气象数据,采用积雪持续时间比率法,监测了天山山区的季节雪线高程,分析了其变化特征及影响因子。结果表明:①近15年天山山区雪线整体呈显著上升趋势,平均高程3 680 m左右,其中,北坡、伊犁河谷、南坡季节雪线的稳定性依次减弱,平均高程分别为3 620 m、3 390 m及3 820 m;空间上雪线高程呈现南高北低、东高西低的纬度地带性分布特点。②年际尺度上,气温是影响天山山区雪线高程的主控因素,呈显著正相关,南北坡与之相同,但伊犁河谷则降水是影响其变化的主控因素,呈显著负相关;季节尺度上,夏季气温、冬季降水是影响雪线高程的主控因素,降水与其呈负相关,但气温较高的地区,夏秋季降水会促进积雪融化,使雪线高程上升;月尺度上,7月气温、1月降水对其影响最明显,且存在一定的滞后反应。③天山山区雪线高程比零度层低800 m左右,两者呈较好正相关;雪线高程与NDVI（Normalized Difference Vegetation Index）呈负相关,植被覆盖较好区域,同年NDVI与雪线高程相关性较好,植被覆盖较差区域,前一年NDVI与其相关性较好。     

基于RS的昆仑山区夏季雪线高程变化及其影响因素分析

以昆仑山区为研究区域,利用2001-2015年MOY10A1/MOD10A1以及气温、降水等数据,通过统计学的方法得出了研究区的研究日期,积雪持续时间比率法提取了研究区近15年雪线高程,线性趋势法分析了近15年研究区雪线高程的动态变化,相关分析法研究了雪线高程变化的影响因素。经分析得出：研究日期确定为每年的7月22日-8月24日（第203~236天）,共计34天,积雪持续时间比率法提取的雪线阈值为76.5%。2001-2015年昆仑山区及各区域雪线高程呈波浪式上升的趋势,昆仑山东、中、西段雪线高程变化的倾向率分别为80 m·（10a）^-1、131 m·（10a）^-1和155 m·（10a）^-1,昆仑山东段雪线高程变化最为稳定,其次是昆仑山中段,最不稳定的则是昆仑山西段。近15年昆仑山东、中、西段雪线高程的平均值分别为4 990 m、5 271 m和4 936 m,并且昆仑山中段雪线高程的最小值要高于其它两区域的最大值,因此,昆仑山区域雪线高程分布特征为：中间高,两边低。从年的时间尺度分析,影响昆仑山区及各区域雪线高程变化的主控因素为气温;从季节的时间尺度分析,气温对雪线高程影响最大的季节为夏秋季,降水对其影响最大的季节则在夏冬季;从月的时间尺度分析,昆仑山区夏月气温对雪线高程影响最大,而降水对其影响最大的月份则在冬月。     

2003-2012年四川省积雪时空动态变化与气候响应研究

积雪是地球表层覆盖的重要组成部分,以高反射率、低导热率对地球能量和辐射平衡产生重要影响。利用遥感和GIS等方法能够获得大范围的雪盖信息,了解其时空分布特征及变化规律,可以对有关部门提供防灾减灾的信息。采用2003-2012年MOD10A2数据和四川省48个气象观测站的温度、降水量、湿度、气压和日照时数等数据,分析了10a四川省积雪覆盖的时空变化特征及其与气候之间的关系。结果表明：四川省积雪覆盖的空间分布呈现出西部高原多积雪,成都平原覆盖少,东部盆地几乎无积雪覆盖的阶梯式结构;2003-2012年近10a来,积雪覆盖面积年际变化呈现出小幅度波动,峰值出现于2008年,从总体趋势来看,积雪覆盖面积呈现出微弱的下降趋势;通过分析10a来积雪覆盖率与气温、降水、湿度、气压、日照时数的相关性可知,积雪覆盖率的变化特征与气温和降水的关系最为密切,与湿度的相关性一般,与气压和日照时数的关系较弱。研究表明,四川省积雪变化受气温的影响大于降水的影响,气温越高,降水量越多,积雪面积越少,反之,积雪面积越大。     

天山乌鲁木齐河源1号冰川物质平衡对气候变化的敏感性研究

应用度日物质平衡模式对天山乌鲁木齐河源１号冰川物质平衡及平衡线高度对气候变化的敏感性进行了研究．结果表明,位于大陆性气候区且具有暖季补给特征的乌鲁木齐河源１号冰川物质平衡对气候变化的敏感性要小于海洋性冰川,升温１℃或增加２０％的降水可引起平衡线上升８１ｍ或下降３１ｍ．此外,气温与降水在物质平衡形成过程中的作用是不同的,气温引起物质平衡剖面以旋转方式变化,而降水可导致其平移方式的响应．若未来升温２℃时,即使降水增加３０％,１号冰川向负平衡变化仍然不能得到遏制．     

冰川运动速度对气候变化的响应—以天山乌鲁木齐河源1号冰川为例

山地冰川对气候变化的响应最为敏感, 在全球变暖的大背景下山地冰川和极地冰盖正在发生显著的变化。冰川运动速度的变化是气候变化的结果之一。乌鲁木齐河源1号冰川是中国西部山地冰川的代表, 本文以1981-2007年27a的运动速度资料与1982年以来的季节运动速度资料为基础, 结合冰川物质平衡、气温、降水等资料分析冰川运动速度对气候变化的响应。研究发现, 27a来1号冰川运动速度下降趋势明显, 冬、夏季节运动速度波动较大, 但夏季运动速度较大。气候变化通过冰川物质平衡的改变作用于冰川运动速度, 物质平衡的持续亏损最终导致了冰川运动速度的持续降低。夏季的高温与降水对冰川运动速度具有加速的作用。     

高分三号山地冰川表面运动提取与分析

冰川表面运动提取在冰川动力学与物质平衡变化研究中具有重要意义。针对当前我国自主遥感卫星数据在冰川运动监测应用中存在的不足,选用GF-3卫星FSI模式下获取的2019—2020年间覆盖亚洲高山区典型冰川的SAR数据,借助并行化偏移量跟踪算法获取了研究区冰川表面流速分布。研究结果表明：优化后的偏移量跟踪算法极大地提高了运行效率;全局形变拟合估计、地形偏差校正及滤波降噪后,冰川运动分布形态更加直观,精度可达0.5 m;通过与准同期Landsat-8影像提取的冰川流速对比以及对非冰川区位移残差的统计分析,验证了GF-3影像在监测不同区域冰川流速结果方面的可靠性及适用性;GF-3影像凭借其良好的空间分辨率,在规模较小、运动缓慢的冰川运动提取方面具有显著的优势,能够更好地体现冰川运动细节信息及其差异性。该研究有助于分析气候变化背景下青藏高原地区冰川的运动规律及其时空演变特征。     

亚洲高山区积雪物候时空动态及其对气候变化的响应

以亚洲高山区为研究区,在对2000—2020年逐日MODIS积雪产品进行去云处理的基础上提取了每一水文年的积雪日数（snow-covered days, SCD）、积雪开始日期（snow onset date, SOD）、积雪结束日期（snow end date, SED）和积雪持续日数（snow duration days, SDD）等积雪物候参数,并分析了积雪物候时空动态特征及其与气候变化的响应关系。结果表明：亚洲高山区积雪物候空间差异较大,并呈现出主要受海拔影响的垂直地带性分布规律。研究区SED主要集中在3—6月,在低海拔区SED出现在3月份及以前,而高海拔山区则推迟到6月份及以后;SOD主要集中在9—12月,高海拔山脉及高纬度地区的SOD出现较早,而低海拔区的SOD多出现在11月及以后。近20年,研究区SDD主要呈缩短趋势,在13.5%的区域呈显著缩短,而仅7.4%的区域为显著延长;SED主要呈提前趋势,在15.8%的区域显著提前,而仅8.8%的区域为显著推迟;SOD主要呈推迟趋势,在11.4%的区域表现为显著推迟,在8.2%的区域为显著提前。亚洲高山区积雪物候年际变化对气候变化的响应关系明显,积雪累积期气温是影响SOD年际变化的主导因子,而融雪期气温是影响SED年际变化的主导因子;气温的上升,导致了SOD的推迟、SED的提前和SDD的缩短。     

高山冰川区大降水带的成因探讨

在中纬度高亚洲的高山冰川带,由于下垫面的温度场和湿度场与周围环境的差异,形成冷岛和高湿中心.其结果造成水平湍流加强,并影响内部场的湍流加剧,使冰川区成为湿岛和局地对流加强,形成多降水过程,增加降水量.当过境气流通过时,冰川区形成阻岛,气流活动加强,产生降水天气.这种作用使高山冰川带成为高降水带,并且山地越高,冰川面积越大,对于气流影响越强烈.其结果形成青藏高原外围区冰川分布广,降水量大,而内部降水少的格局.大降水带的成因主要归于冷下垫面和高湿度场的作用.     

北极斯瓦尔巴、高亚洲和阿尔卑斯山冰川物质平衡对比研究

基于冰川物质平衡和平衡线高度数据,对北极斯瓦尔巴、高亚洲和阿尔卑斯山的冰川物质平衡变化和平衡线高度空间分布特征进行了对比分析,得出以下结论：（1）阿尔卑斯山冰川年均负物质平衡值最大,为-907 mm;斯瓦尔巴为-431 mm;高亚洲最小,为-264 mm。（2）高亚洲和斯瓦尔巴冰川物质平衡年振幅较小,年际变化较小;阿尔卑斯山冰川物质平衡年振幅较大,年际变化较大。斯瓦尔巴冰川物质平衡趋向正平衡,阿尔卑斯山和高亚洲冰川物质平衡趋向负平衡。（3）斯瓦尔巴内陆的冰川平衡线高度高于沿海地区,高亚洲冰川平衡线高度呈纬向地带性、经向地带性和区域地带性的分布规律,阿尔卑斯山的冰川平衡线高度主要受冰川所处海拔的影响。     

冰川物质平衡线的估算方法

冰川物质平衡线高度(ELA)与气候变化, 特别是与气温和降水的变化关系密切, 是重建古气候和反映冰川积累和消融变化的重要代用指标.直接观测方法可以获得较为精准的ELA, 但不能大范围展开.因此, ELA的间接估算方法, 如赫斯法(Hess)、 积累区面积比率法(AAR)、 面积–高程平衡率法(AABR)、 末端至冰斗后壁比率法(THAR)、 终碛到最高峰高差比率法(TSAM)、 侧碛最大高度法(MELM)、 冰斗底部高程法(CF)、 冰川作用阈值法(GT)等, 得到了广泛的发展与应用.然而, 由于受到雪崩或风吹雪补给、 表碛覆盖、 冰川类型和形态等因素的影响, 单一使用某种方法易受到算法本身的限制, 误差较大, 需综合考虑各种算法的适用性和选取参数的差异, 以提高计算的精度, 同时也要考虑到后期构造抬升等的影响.     

基于多源遥感数据的疏勒河上游山区流域VIC-CAS模型积雪模拟效果评估

积雪积累和消融过程是冰冻圈水文模型的重要组成部分,利用多源遥感数据对水文模型模拟的积雪分布和深度进行评估是进一步增强融雪过程模拟的物理基础,也是提高模拟可靠性的重要手段。基于2002—2013年疏勒河上游山区流域MODIS地表反射率数据集和中国雪深长时间序列数据集,对VIC-CAS模型模拟的逐日积雪覆盖度和雪深进行了综合评估。结果表明：从不同降雪年份来看,VIC-CAS模型可以较好地模拟多雪年（2008年）疏勒河上游山区流域积雪的覆盖度,在平雪年（2004年）和少雪年（2013年）模型模拟精度相对较低。从不同海拔的模拟结果来看,在流域占比最高的4 000~5 000 m高程带精度最高,2 000~3 000 m高程带精度最低;对比模拟雪深与中国雪深产品发现,多雪年的一致性较高,平雪年和少雪年的一致性较低。这表明VIC-CAS模型对疏勒河上游日尺度的积雪覆盖度和雪深的模拟精度相对较低,特别在低海拔处和薄雪情况下,其原因可能是对积雪再分布和风吹雪过程的模拟算法和参数化存在较大的不确定性,需要进一步改进。     

尼泊尔冰川1980-2010年的变化特征

利用尼泊尔已发布的冰川编目数据、遥感数据及DEM数字高程模型,利用GIS和Excel对尼泊尔境内冰川的结构特征及1980-2010年的冰川变化特征进行了分析,并运用冰川系统功能模型模拟了同期尼泊尔冰川的变化趋势。结果表明：（1）尼泊尔境内冰川平均规模较小,且冰川分布的海拔差异大。（2）尼泊尔冰川平衡线高度分布受地形影响明显,呈现出反纬向性变化特征,存在若干以高峰为中心的高值区域。（3）1980-2010年尼泊尔冰川整体呈现退缩状态,冰川数量增加了378条,冰川面积和体积均减少,分别减少了24%和29%;小规模冰川或冰川系统退缩更快,1980-1990年冰川变化速率最快。（4）采用历史时期的气温变化率,冰川系统功能模型可以较好地模拟冰川历史时期的变化特征。     

冰川零平衡线处的物质平衡及其应用

论证了在稳定状态时的冰川平衡线即零平衡线ＥＬＡ０）处的比净平衡大致等于整个冰川的平均净平衡。提出了ＥＬＡ０的直接测定方法、误差范围以及利用冰川中值高度计算ＥＬＡ０的公式。认为可以利用ＥＬＡ０的特征简化冰川物质平衡的观测及计算，以及利用冰川编目资料大面积估算冰川物质平衡状况的可能性。     

祁连山七一冰川物质平衡的最新观测结果

祁连山七一冰川观测结果表明, 2001/2002年度和 2002/2003 年度冰川物质平衡分别为-810mm和-316 mm水当量, 冰面出现显著的减薄状态. 和过去的观测结果相比较, 20 世纪 70 年代为较大的正平衡, 年平均为360 mm水当量; 80年代年平均为4 mm水当量, 基本接近零平衡状态. 到近两年亏损强烈, 为所有观测资料中负平衡值最大的年份, 零平衡线也达到最高位置. 物质平衡出现较大的负值和零平衡线位置升高的状况, 强烈反映了祁连山冰川对气候变暖过程的响应. 如果气候变暖趋势继续, 冰川物质平衡负值将增大、冰面减薄和雪线的升高, 冰川将继续呈现萎缩状态.     

面向对象-改进冰雪指数法消除冰湖干扰提取冰川边界的优越性分析——以各拉丹冬冰川为例

冰川作为气候变化的重要指标器,其范围监测对区域生态环境以及人类社会生活具有重要意义。目前基于遥感技术的冰川范围监测应用广泛,然而传统遥感监测方法中冰雪指数阈值法的提取结果存在无法区分冰川与冰湖的现象,面向对象分类法受地物光谱纹理信息限制无法避免同谱异物现象的出现。为弥补上述不足,提出一种可区分冰湖与冰川的改进冰雪指数,并将其融入面向对象分类法中,构建了一种面向对象-改进冰雪指数法。将各拉丹冬冰川作为试验区（该地区冰川表面洁净）,运用面向对象-改进冰雪指数法识别冰川边界,使用青藏高原冰川数据产品及常规遥感监测方法的提取结果作为参考数据,以验证此方法的有效性和稳健性。结果表明：面向对象-改进冰雪指数法综合了改进冰雪指数阈值法以及面向对象分类法的优点,冰川范围提取精度高达97.26%,与冰雪指数阈值提取结果相比精度提高了0.12%,与面向对象分类法提取结果相比精度提高了0.38%。此方法不仅有效地解决了地物错分的问题,还实现了冰川边界的精确识别。