1980-2010年西藏波密地区典型冰川变化特征及其对气候变化的响应

运用遥感(RS)与地理信息系统(GIS)技术, 结合波密县1960-2010年气象数据, 分析了西藏波密地区冰川的主要分布特征和典型大冰川1980-2010年的时空变化. 结果显示: 波密县共有冰川数量2 040条, 总面积为4 382.5 km², 其中, 分布在海拔4 000~6 000 m的高山冰川总面积达4 086 km², 占冰川总面积的93.2%; 南坡分布冰川1 504条, 面积3 180.04 km², 分别占波密冰川总量的73.73%和72.56%, 而北坡占还不到三分之一. 提取1980、 1990、 2000和2010年4期面积大于20 km²的24条大冰川面积进行对比分析, 1980-2010年间波密县大冰川面积总体呈减小趋势, 由1980年的1 592.78 km²退缩至2010年1 567.04 km², 共退缩了25.74 km²; 其中, 1980-1990年冰川变化贡献最大, 冰川面积退缩了16.62 km², 占冰川总面积退缩量的64.6%. 波密县气象站数据显示, 50 a来冰川退缩主要受温度持续上升的影响, 降水量变化对冰川变化影响不大.     

天山中部典型流域冰川变化及对气候的响应

利用2000年的Landsat5遥感数据、1970年和2009年的冰川编目数据, 对天山中段南坡开都河流域和北坡玛纳斯河流域的冰川变化进行了对比分析, 并结合地面气象站点数据分析了冰川对气候变化的响应及南北坡冰川变化的差异性. 研究表明: 1970-2009年间, 两流域冰川面积减少了494.33 km², 占总面积的26.8% (0.8%·a^-1); 冰川储量减少了32.73 km³, 占总储量的27.9% (0.8%·a^-1). 其中, 2000-2009年冰川面积和冰储量年退缩率(1.3%·a^-1)比1970-2000年(0.6%·a^-1)大; 冰储量减少的速率略大于面积缩小的速率, 说明冰川面积缩小的同时, 其厚度在迅速减薄. 1970-2000年和2000-2009年间, 玛纳斯河流域的冰川年均面积退缩率分别为0.5%·a^-1和1.4%·a^-1, 开都河流域的冰川年均面积退缩率为0.9%·a^-1和1.1%·a^-1, 显示出玛纳斯河流域冰川在2000年后呈加速萎缩趋势. 影响研究区冰川变化的主因是气温, 而夏季升温幅度及降水的不同是造成南北坡冰川差异性变化的重要原因.     

1968-2009年叶尔羌河流域冰川变化——基于第一、二次中国冰川编目数据

利用"中国冰川资源及其变化调查"项目最新冰川编目成果和中国第一次冰川编目结果, 对中国叶尔羌河流域1968-2009年冰川变化进行了分析. 结果表明:叶尔羌河流域冰川总体上处于退缩状态, 面积减少了927 km², 年平均面积减少23.2 km², 年均面积缩小比例为0.36%·a^-1, 与中国其他地区冰川退缩程度相比属于中等水平. 叶尔羌河流域不同规模冰川的退缩幅度存在差异, 小冰川大幅萎缩, 甚至消失; 规模较大的冰川相对变化幅度较小, 一些冰川出现过跃动. 从朝向分布来看, 位于南坡的冰川退缩最为严重, 而西坡较小. 冰川集中分布在海拔5 100~5 500 m和5 500~5 900 m区间, 海拔4 700~5 100 m区间的冰川面积减少最为显著. 消失冰川大多数为面积在0.2~0.5 km²的小冰川, 且朝向东北坡的冰川消失数量最多. 研究区有冰川分裂现象, 也出现了支冰川前进超覆现象, 统计表明该流域有13条冰川在前进后形成6条冰川. 1968-2009年研究区气温升高、降水增加, 总体上看, 降水增加缓解了因升温而导致的冰川退缩.     

1987 - 2018年祁连山冰川变化遥感监测及影响因子分析

祁连山冰川融水是维系我国西北地区生态平衡的重要因素。为评估祁连山冰川在全球气候变暖背景下的状态, 利用Landsat-TM、 ETM+、 OLI等遥感影像, 基于波段比值阈值法提取1987 - 2018年共计7期冰川边界进行时序变化分析。结果显示： 近31年来祁连山冰川面积从2 080.39 km²退缩到1 442.09 km², 年均退缩率达0.99%, 相比1956 - 1990年间的退缩率（0.58%）大幅增加; 近31年来冰川物质平衡线高度稳步上升; 冰川主要分布在海拔4 700 ~ 5 100 m之间, 冰川退缩随海拔降低而增加; 约93%的冰川的面积小于2.0 km², 小于0.1 km²的冰川的总数和总面积呈增加态势; 0.5 ~ 1.0 km²的冰川退缩最快, 年均退缩率达1.53%, 而大于10.0 km²的冰川退缩最慢, 年均退缩率为0.59%; 祁连山冰川退缩主要由夏季均温升高引起, 且最近十年间冰川呈现出加速退缩的态势。     

唐古拉山东段布加岗日地区小冰期以来的冰川变化研究

对唐古拉山东段布加岗日地区小冰期以来的冰川变化资料进行了分析,结果表明,该地区小冰期最盛时(即15世纪)冰川总面积和总储量分别为241.46km²和19.6282km³,目前其面积和储量分别已减少了23.7%和15.1%,并且自小冰期以来有184条长度大约为0.6km的小冰川已消失.该地区各冰川面积和储量的绝对变化量随着冰川规模的增大而增大,而其相对变化百分数却是随着冰川规模的增大而减小.不同方位冰川小冰期以来的平均面积萎缩量、平均末端退缩量和平均末端高程上升量均表明,南坡冰川变化的绝对量比北坡的大.这说明在同一气候变化背景下,该地区南坡冰川对于气候变化的响应比北坡冰川敏感.小冰期以来该地区冰川雪线上升了约90m,这大致相当于气温上升约0.6℃.     

念青唐古拉山扎当冰川冰储量估算及冰下地形特征分析

冰川体积估算对水资源以及冰川变化研究具有重要的意义. 但是实测的冰川厚度数据十分稀少,限制了冰川体积的估算. 2011年5月对念青唐古拉山北坡扎当冰川进行了雷达测厚工作,获取了该冰川的厚度分布状况. 基于该冰川的厚度数据,测量点的GPS数据,1970年的地形图和2010年Landsat TM影像,在ArcGIS技术的支持下,采用简单Kriging插值方法对冰川非测厚区域的厚度进行了插值计算,绘制出了冰川厚度等值线图并估算了冰川的冰储量. 结果表明：冰川最大厚度出现于海拔约5 748 m靠近主流线的位置,最大冰厚度为108 m,冰川平均厚度为38.1 m,2010年冰川面积为1.73 km²,扎当冰川的冰储量为0.066 km³. 将扎当冰川表面DEM与冰川厚度分布图相结合,绘制出了该冰川的冰床地形图. 结果显示,在冰川厚度大的区域,冰床地形呈现近V字形分布,这与其相对平缓的冰面地形形成明显对比;同时,在冰表地形较陡区域,冰川厚度不大,冰床地形呈现U形分布.     

全球冰川面积现状及近期变化 ——基于2017年发布的第6版Randolph冰川编目

基于2017年发布的第6版Randolph冰川编目资料,结合全球16个主要冰川区近期发表的冰川变化研究文献,系统分析了全球冰川面积现状及其近期变化。结果表明,全球（不包括南极与格陵兰冰盖）共发育山地冰川215 547条,总面积达705 739 km²,面积相对误差为4.2%。冰川数量以面积等级<1 km²的冰川（79.15%）为主,冰川面积以面积等级≥100 km²的冰川（54.9%）为主。分布在北极的冰川面积（45.5%）最多,分布在南极周边岛屿的冰川面积（18.8%）次之,分布在高亚洲（13.8%）和阿拉斯加（12.3%）的冰川面积再次之。近50年间全球冰川经历了强烈退缩,16个主要冰川区面积退缩率达11.3%,1960年以来的冰川面积年均退缩率为0.35%。由于目前尚缺乏多期冰川编目可供比较,全球范围内冰川变化的定量研究仍将是今后研究的重点。     

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。     

1960-2010年黑河流域冰川变化的遥感监测

利用1960年地形图、 1990年、 2000年和2010年TM影像, 采用基于冰雪指数(NDSII)和原始波段的面向对象解译方法, 提取黑河流域4个时期的冰川分布, 结合30 m分辨率的DEM数据, 利用遥感、 地理信息系统技术对冰川的时空分布变化及原因和不确定性进行分析. 结果表明: 从1960-2010年50 a间黑河流域上游冰川持续退缩, 面积共减少138.90 km², 减少率为35.6%, 平均每年减少2.78 km², 祁连山中段冰川属于强烈退缩型. 祁连山中段黑河流域冰川主要分布在海拔4 200~5 300 m之间, 冰川分布下限为海拔4 000 m; 冰川退缩主要发生在低海拔地区, 冰川的退缩上限为海拔4 600 m.气温的显著上升是研究区冰川退缩的关键因素, 气候持续变暖将会导致冰川退缩加剧.     

念青唐古拉山西段冰川1977-2010年时空变化

青藏高原现代冰川变化是对气候变化的响应, 对区域水资源评估有着重要的理论意义和现实意义.采用GIS分析方法, 利用三期卫星遥感数据研究青藏高原中部念青唐古拉山西段冰川在2个时间段(1977-2001和2001-2010)的时空分布和变化, 并对比分析其在南坡和北坡变化速率趋势以及在不同海拔高度的变化特征.研究发现: (1)2010年念青唐古拉山西段冰川面积为571.81±16.01 km2, 主要分布在5 500~6 200 m的高山区; (2)1977-2010年念青唐古拉山西段冰川退缩明显, 总面积减少22.42%±2.90%;(3)相比于1977-2001年时间段, 近十年来该区冰川退缩速率呈明显加剧趋势; (4)与前一个时段相比, 低于5 700 m海拔区域, 各海拔段的冰川年均面积退缩速率呈减缓趋势; 而在5 700~7 000 m海拔区域, 则呈加剧趋势; (5)北坡冰川退缩率(23.6%±2.88%)高于南坡(21.97%±2.90%), 且南北坡2001-2010年年均冰川面积减少最大的海拔段比1977-2001年都升高了200 m, 研究区冰川的持续退缩有向高海拔转移的趋势; (6)南坡拉萨河流域内的冰川年均减少面积最大的海拔段比北坡高100 m左右.气温升高是影响近十年以来研究区的冰川退缩加剧的根本原因, 将对区域水文和生态环境产生重大的影响.      

基于多源数据的近50 a玛纳斯河流域冰川变化分析

我国新疆玛纳斯河流域的冰川变化极大影响流域内及其周边地区的经济社会发展.使用国产高分一号(GF-1)遥感影像和Landsat8数据,分别通过基于多源数据的冰川识别方法和波段比值法获取了2013年玛纳斯河流域冰川信息,结合玛纳斯河流域第一次(1964年)、第二次(2009年)冰川编目数据与1998年、2003年TM影像冰川目视解译结果等四期的冰川边界矢量数据,对玛纳斯河流域1964-2013年50 a来的冰川变化特征进行了综合分析.研究结果显示:玛纳斯河流域冰川自2009年以来有略微增加的趋势,2013年冰川面积比2009年增加了10.25 km²,这在一定程度上抑制了长期以来冰川的快速消融;1964-2013年,玛纳斯河流域的冰川总体呈减少趋势;冰川面积从1964年的673.61 km²减少到2013年的512.07 km²,面积减少161.54 km²,减少23.98%;近50 a来,流域内冰川面积在海拔4500 m及以上呈净增加趋势,而在海拔4500 m以下呈净减少趋势,冰川在海拔(4000±100) m左右退缩的速率最大,高达0.5 km²·a^-1;冰川面积的减少主要体现为大量的冰舌后退和小面积冰川的快速消融,超过85%的冰川冰舌后退距离在200 m以上;该流域的冰川变化主要集中在南、北两个坡向,在南坡向上出现明显的先减少和后增加的变化趋势;1964-2013年,玛纳斯河流域的气温和降水量呈较明显的增加趋势,线性增加率分别为0.26℃·(10a)^-1和16.07 mm·(10a)^-1.研究结果表明气温的持续升高和降水量的增加分别是导致玛纳斯河流域冰川减少期和增加期形成的主要原因.     

1993—2016年喀喇昆仑山中部Shigar流域冰川物质平衡变化空间特征研究

基于Landsat系列卫星遥感影像、 SRTM DEM和TanDEM-X DEM对喀喇昆仑山中部Shigar流域不同类型冰川的面积变化、 物质平衡进行了分析。结果表明： 1993—2016年间Shigar流域内有25条跃动冰川（面积增加1.30 km2）, 68条前进冰川（面积增加0.86 km2）, 50条退缩冰川（面积减少3.48 km2）, 376条稳定冰川（面积减少1.34 km²）。跃动冰川的冰川长度和规模均集中在较大范围内, 前进冰川的规模略高于退缩冰川, 退缩冰川多为小规模冰川, 特大规模冰川保持稳定状态; 不同类型冰川的空间分布差异较大, 且不同海拔带内水热组合条件不一致也影响冰川运动状态。2000—2013年间, 流域内跃动冰川物质平衡为（+0.17±0.03） m w.e.·a^-1, 前进冰川物质平衡为（-0.01±0.03） m w.e.·a^-1, 退缩冰川物质平衡为（-0.22±0.03） m w.e.·a^-1, 稳定冰川物质平衡为（-0.01±0.03） m w.e.·a^-1。四类冰川表面高程变化随归一化冰川长度的变化模式以及不同海拔带内和不同坡度区间的冰川表面高程变化显示： 跃动冰川主要特征是积累区物质积累量大; 前进冰川上部物质积累并且向下运动推动冰川末端前进; 退缩冰川消融区物质亏损量大使得冰川末端退缩。     

西藏阿里地区嘎尼冰川厚度特征及冰储量估算

冰川厚度和冰下地形是冰川学研究中相当宝贵的数据。2018年5月,利用探地雷达（GPR）对西藏阿里地区喀喇昆仑山脉南部的嘎尼冰川进行了冰川厚度测量。基于ArcGIS中的地统计分析模块,运用Kriging插值方法对冰川非测厚区进行插值计算,结合差分GPS数据、遥感影像数据和地形数据,分析了嘎尼冰川横、纵剖面厚度特征,绘制了冰川冰下地形图和冰川厚度分布图,并估算了该冰川冰储量。结果表明：嘎尼冰川冰下地形存在空间差异,东支冰下地形起伏较大,西支相对平缓,冰川作用以下蚀作用为主,冰川面积为4.31 km²,平均厚度51.2 m,最大厚度出现在东支海拔5 970 m处,约为136.6 m,冰储量为0.218 km³。     

2008—2018年中国冰川变化分析

调查冰川资源的分布与变化,对区域乃至全球的自然环境与经济社会发展都具有十分重要的意义。基于315景Landsat 8 OLI遥感影像,结合中国第二次冰川编目数据与Google Earth软件,通过人工目视解译等方法调查了2018年中国冰川的分布与变化。结果表明：中国现存冰川53 238条,总面积为（47 174.21±19.93） km²,72%的冰川面积<0.5 km²,规模在1~32 km²的冰川的面积占中国冰川总面积的60%。2008—2018年,中国冰川总面积减少1 393.97 km²,面积变化率为-0.43%?a^-1。冰川面积变化率表现出明显的空间差异,面积退缩最快的是冈底斯山,达-1.07%?a^-1;最慢的是羌塘高原,为-0.05%?a^-1。坡度上,各山系之间的冰川面积变化率差异较为明显。超过70%的山系位于正东和东南方向的冰川面积退缩快,2008—2018年退缩率为-5.0%;正北方向的冰川面积退缩相对缓慢,同时期退缩率为-3.8%。气温和降水变化率差异以及海拔、坡度、坡向等地形差异,共同影响中国冰川的变化。     

祁连山区雪冰反照率变化及其对冰川物质平衡的影响

雪冰反照率能够改变冰川表面能量收支平衡,是影响冰川消融的重要因素之一。利用祁连山地区冰川面积矢量数据、MODIS逐日积雪反照率、气温和降水以及冰川物质平衡等数据,探讨了祁连山典型冰川区雪冰反照率特征及其对冰川物质平衡的影响。结果表明：祁连山地区冰川多年平均反照率为0.532,冰川区面积大小与其多年平均反照率之间呈显著正相关（R²=0.16,P<0.05,N=91）,即冰川面积缩减1 km²,对应的平均反照率下降0.0025。祁连山老虎沟12号冰川反照率在夏季有明显的海拔效应,且强于其他时段,达到0.047?（100m）^-1。典型冰川年均物质平衡量与冰川表面夏季（6—8月）平均反照率之间存在显著的正相关关系,老虎沟12号冰川和七一冰川决定系数R²分别达到了0.48（P<0.05）和0.66（P <0.05）。冰川表面夏季平均反照率这一指标能够较好地衡量青藏高原北部祁连山地区冰川物质平衡的变化。     

1970—2016年阿尔金山冰川长度变化

长度是冰川的重要几何参数,对于认识冰川动态特征和模拟冰川厚度具有重要价值。基于阿尔金山第一次和第二次冰川编目数据及Landsat OLI遥感影像,利用冰川中流线方法提取了阿尔金山1970年、2010年和2016年的冰川长度数据,并结合气象资料分析了冰川长度对气候变化的响应。结果表明：2016年阿尔金山共有冰川507条,面积272.95 km²,平均长度为1.02 km,长度为2~5 km和0.2~1 km的冰川分别构成了该山系冰川面积和数量的主体。1970—2016年阿尔金山冰川面积减少了53.07 km²（变化速率为-1.15 km²·a^-1）,冰川长度平均缩短了0.26 km（变化速率为-5.65 m·a^-1）,其中西段冰川长度相对变化速率明显快于东段,且2010—2016年冰川退缩速率明显快于1970—2010年,气温升高是导致阿尔金山冰川退缩的主要原因。冰川长度与冰川面积、周长有较强的相关性,冰川长度变化与冰川消融区面积变化及末端海拔上升有较强的正相关关系,即冰川消融区面积减少越多,冰川末端海拔上升越高,冰川末端长度的减少值也越大。