1970-2016年冈底斯山冰川变化

基于修订后的中国两次冰川编目数据及2015-2016年Landsat OLI遥感影像,对冈底斯山1970-2016年的冰川时空变化特征进行分析,并利用相应时段的气温和降水数据,对冰川变化原因进行探讨,为全面认识冈底斯山在气候变暖背景下冰川的响应规律及区域水资源合理利用提供科学依据。结果表明：① 2015-2016年冈底斯山共有冰川3953条,面积1306.45 km ²,冰储量约58.16 km ³;冰川数量以面积< 0.5 km ²的冰川为主,面积则以介于0.1~5 km ²的冰川为主。② 1970-2016年冈底斯山冰川面积共减少854.05 km ²（-39.53%）,冰川面积变化相对速率高达-1.09%/a,消融期气温升高是导致该山区冰川退缩的最主要原因。与中国西部其他山系冰川变化相比,冈底斯山是冰川退缩最为强烈的地区,且近年来冰川退缩呈加快趋势。③ 冈底斯山冰川面积减少主要集中在海拔5600~6100 m之间,海拔6500 m以上区域基本没有变化。除南朝向和东南朝向外,冈底斯山其他朝向冰川数量和面积均呈减少趋势,其中北朝向冰川面积减少最多,西北朝向冰川面积变化最快。④ 冈底斯山冰川面积变化自西向东呈加快趋势,其中东段冰川面积变化相对速率高达-1.72%/a,中段次之（-1.67%/a）,西段仅为-0.83%/a。     

1978-2015年喀喇昆仑山克勒青河流域冰川变化的遥感监测

本文采用1978、1991、2001和2015年的Landsat MSS、TM、ETM+和OLI遥感影像,通过遥感图像计算机辅助分类和目视解译等方法提取冰川边界,分析喀喇昆仑山克勒青河流域冰川在1978-2015年间的进退变化。结果表明：1978-2015年间研究区冰川面积由1821.70 km2减少至1675.92 km2,减少145.78 km2,占1978年冰川总面积的8.00%;冰川消融率较低,在气候变暖的背景下反而呈现出退缩速率由快变慢的趋势。研究区东南向冰川退缩率明显高于西北向,冰川退缩率随冰川规模的增大而减小。研究区内有27处冰川在1978-2015年间发生过特殊的前进现象,面积与长度显著增加。其中,木斯塔冰川西侧冰川末端在1996-1998年间前进速度为904 m/a,乔戈里冰川东侧冰川末端在2007-2009年间前进速度为446 m/a,5Y654D0097冰川末端在1978-1990年间前进速度为238 m/a,初步判定这三条冰川为跃动冰川。以10 a为滞后期分析研究区周边气象站点资料发现：研究区气温持续升高,降水量以1981年为分界点呈现“先减后增”趋势是冰川退缩速率减慢的原因之一;此外,亚大陆型冰川性质、巨大山势条件和高山冷储作用,也可能是冰川退缩幅度较小的原因。     

横断山区典型海洋型冰川物质平衡研究

玉龙雪山发育着对气候变化响应极为敏感的典型海洋型冰川。基于2008-2013年共5个物质平衡年观测数据,对玉龙雪山规模最大的白水1号冰川物质平衡特征进行分析,为评估横断山区气候和冰川变化之间的关系奠定基础。结果表明：2008-2013年白水1号冰川物质平衡最大值仅为-907 mm w.e.,最小值则达到-1872 mm w.e.。2008年冰川平衡线高度为4972 m,2009-2013年白水1号冰川积累区近乎消失。白水1号冰川积累期主要集中于10月至次年5月,6-9月为强消融期,积累量几乎为零,消融量占全年80%,属冬春季积累型冰川。2008-2009、2011-2012和2012-2013年平均物质平衡梯度为1230 mm w.e. （100 m）^-1,消融期物质平衡梯度小于年物质平衡梯度,消融期初与消融期末物质平衡梯度小于100 mm w.e.（100 m）^-1。     

近25 a布喀达坂峰冰川变化与气候的响应

利用面向对象分类方法,从Landsat影像中提取了1990年、2000年、2010年、2015年4期布喀达坂峰地区冰川空间分布数据,并利用GIS技术分析研究区最近25 a来冰川变化,探讨了冰川对气候变化的响应关系。结果表明：布喀达坂峰冰川总面积退缩了7.28 km²,退缩速率为0.29 km²·a^-1,占1990年的1.78%,且1990-2000年、2000-2010年、2010-2015年各个时段内冰川退缩速率呈较快-快-慢的状态,不同朝向的冰川退缩速率略有差异,南坡山谷冰川退缩速率最快,北坡坡面冰川次之,中段平顶冰川退缩速率最慢;冰川表面运动速度沿中流线向冰川侧脊和冰川末端递减,符合冰川运动一般规律,而不同类型的冰川其表面运动速度的时空变化具有差异性。研究发现,夏季均温的显著升高和年降水量的缓慢增加的共同作用是引起布喀达坂峰冰川退缩的主要原因。此外,地势条件和冰川自身结构等因素对冰川变化的作用也不容忽视。     

玉龙雪山冰川崩塌成因分析

玉龙雪山是亚欧大陆距赤道最近的海洋型冰川分布区。2004-03-12上午,玉龙雪山东坡干河坝山谷上方漾弓江5号冰川区发生一次剧烈的的崩塌,2005年又有小规模的崩塌发生。通过实地考察认为,这是冰岩体崩塌事件。通过对气象资料的分析发现,区域气候变暖对冰川和永冻带稳定性的干扰是崩塌发生的主要原因,特别因为2003年和2005年为两个极端干热的年份。通过与本区其他冰川的变化对比,说明这次冰川崩塌可能是本区一些小冰川对区域变暖响应的另一种方式。同时发现,这次崩塌在现场留下的堆积物,在合适的天气条件下极易形成泥石流。     

1959年来中国天山冰川资源时空变化

基于两期冰川编目数据与气象数据,对天山1959年来冰川资源的时空变化特征进行研究。研究发现：① 天山地区现有冰川7934条,面积7179.77 km²,冰储量756.48 km³。冰川数量以面积< 1 km²的冰川居多,面积以1~10 km²和≥ 20 km²的冰川为主,冰川集中分布在海拔3800~4800 m之间。② 在四级流域中,阿克苏河流域冰川面积最大为1721.75 km²,面积最小的是伊吾河流域,为56.03 km²。在各市（州）中,阿克苏地区冰川资源量最多,其面积和储量分别占天山总量的43.28%和68.85%;冰川资源量最少的市（州）是吐鲁番地区,面积和储量仅占天山总量的0.23%和0.07%。③ 1959年来,天山地区冰川面积减少了1619.82 km²（-18.41%）,储量亏损了104.78 km³（-12.16%）,其中数量以< 1 km²的冰川减少最多,面积减少以< 5 km²的冰川最为严重。④ 冰川变化呈现明显的区域差异,变化速度最快的是天山东段博格达北坡流域,变化最慢的是中部的渭干河流域。初步分析认为夏季气温显著上升带来的消融大于年内降水带来的积累是天山冰川退缩的主要原因。     

玉龙喀什河源区32年来冰川变化遥感监测

根据航空相片、地形图、遥感影像数据分析了玉龙喀什河源区的冰川变化,结果表明,1970~2001年本区冰川总体上以稳定冰川的数量占多数,但由于部分冰川的退缩使得整个研究区的冰川表现为萎缩的趋势。1970~1989年冰川规模有扩大的趋势,冰川面积、储量分别增加了1.4 km²、0.4781 km³,约占1970年研究区相应总量的0.12%、0.19%;而1989~2001年的冰川面积、储量分别比1970年减少了0.5%、0.4%,是西北干旱区冰川面积变化幅度最小的区域。分析认为该区域1970~1989年冰川扩大可能与该地区的冰川对20世纪60年代末温度降低、降水量增加有10~20年滞后响应有关;1989~2001年冰川退缩,主要受温度快速上升影响,而丰富的降水对冰川退缩起到缓冲的作用。     

海螺沟冰川地质特征与冰川退缩防治

在全球性气候变暖的背景下,冰川退缩已成为人类面临的重大环境问题。海螺沟冰川是我国典型的季风海洋性冰川,也是世界范围内最完整的山岳冰川,具有高度的观赏性、科研性。据观察,近百年来该冰川表现出持续退缩的状态,保护已迫在眉睫。从规模、结构及分布3个方面论述了海螺沟冰川的地质特征,并探讨了冰川的形成和物质平衡的条件。根据温度、海拔以及表面覆盖物质成份3项对冰川退缩起主要作用的因子,针对海螺沟冰川退缩的严峻现状和冰川地质遗迹开发和保护的具体情况,给出5条进一步防范冰川退缩的措施。     

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。     

基于氢氧同位素和水化学的祁连山老虎沟冰川区径流过程分析

基于2012-2013年两个消融期在祁连山老虎沟冰川区连续2 a采集的冰川融水径流、雪冰以及降水样品,分析探讨了冰川区水体介质中氢氧同位素和水化学要素(主要化学离子、pH值、TDS和电导率等)在消融期的变化过程及特征。结果表明:祁连山老虎沟雪冰融水中的氢氧同位素值(δD和δ¹⁸O)表现出明显的消融期随月份波动,先升高再降低的趋势,在7月份表现出高值,反映了冰川消融强弱程度的变化过程。冰川径流中同位素含量与冰雪融水接近,且处于当地降水线上,其主要来自冰雪融水和降雨补给。老虎沟冰川融水径流水化学主要表现为Ca-Na-HCO₃-SO₄和Ca-Mg-HCO₃-SO₄型,其组成特征也表现出随消融过程而变化。对氢氧同位素和化学要素组成在消融期(6~9月)随时间的变化过程进行了分析,表明结合冰川区氢氧同位素和化学要素(包括化学离子、TDS、pH值和电导率等)的组成可以区分雪坑和新雪、河水的组分变化,可以反映冰川融水径流在消融期的变化过程。     

冰川冰储量计算方法及发展趋势

冰川冰储量不仅是冰川的重要属性,而且是核算冰川水资源及预测冰川变化的基础数据,因此准确计算冰川冰储量及其变化具有重要的理论与现实意义。目前冰川储量估算的主要方法有经验公式法、冰厚模型估算法、探地雷达法;冰川储量相对变化计算方法有实地测量法和遥感监测法。通过系统分析和讨论各计算方法的原理、现状及存在的问题,以期为冰川储量估算提供方法参考。研究表明：对于冰川冰储量计算而言,经验公式法适用于区域性或全球性的冰川储量估算;模型估算法适用于个体或小范围冰川储量估算;探地雷达法适用于人类易到达区域冰川储量的估算。对于冰川冰储量相对变化计算,实地测量法适用于对精度要求高且满足实地测量条件的单条或中小型冰川,遥感监测法适用于全球性冰储量变化估算,但需改进算法和提高数据空间分辨率。目前,随着无人机技术的逐步应用,以及冰川流速等理论模型的提出,为冰川冰储量估算方法的发展提供了新契机。     

1990-2011年西昆仑峰区冰川变化的遥感监测

本文应用Landsat 5、7 TM、ETM+影像分析1990-2011年昆仑山西段昆仑峰区冰川变化特征,结果表明:1990-2011年冰川面积减少16.83 km²,退缩率仅为0.65%,冰川退缩趋势不明显。单条冰川变化有进有退,中峰冰川末端在2002-2004年以661 m/a的速率前进,初步判定为跃动冰川。1991-1998年,崇测冰川面积增加9.47 km²,冰川末端以200 m/a的速率前进,不排除有跃动冰川的可能性。尽管近年来全球气温普遍上升,大量冰川处于退缩状态,但统计已有研究结果发现近50年来青藏高原存在冰川长度、面积增加,冰川物质平衡为正的现象,表现出冰川对气候变化复杂的反馈机制。通过分析气象站点和冰芯资料,研究区周边地区气温上升、降水量缓慢增加可能是冰川微弱退缩的原因之一;增强的西风环流带来更多的降水、研究区以极大陆型大规模冰川为主,也可能是冰川退缩幅度较小的原因。     

1973-2010年阿尔金山冰川变化

利用1973 年MSS、1999 年ETM+和2010 年TM遥感影像资料,通过遥感图像处理和GIS技术,提取了阿尔金山地区三个时期的冰川信息,同时结合周边气象资料进行分析。结果表明:① 1973-2010 年,研究区冰川面积从347.99 km² 减少到293.77 km²,退缩了54.22km²,占1973 年冰川总面积的15.58%,年均退缩速率为0.42%·a^-1。近10 年来冰川退缩尤为剧烈,年均退缩速率达到0.58%·a^-1;② 研究区东段冰川退缩速率快于中段和西段;③ 冰川规模越小,退缩越明显;④ 研究区东坡冰川的面积退缩率最大,北坡次之,东南坡最小;⑤ 气温升高和降水在波动中变化不大是造成研究区冰川退缩的主要原因;⑥ 通过分形理论对研究区冰川空间结构特征进行分析,预计研究区冰川今后的消融速率仍将处于较高状态。     

近40年来西昆仑山冰川及冰湖变化与气候因素

利用Landsat TM/ETM+影像,结合冰川编目数据,应用比值阈值法和人工目视解译法得到近40年来西昆仑山冰川和冰湖面积变化数据,结合气象数据分析冰川和冰湖变化特征及其气候背景。结果表明:1.1976—2010年,西昆仑山冰川呈现微弱的退缩,面积减少率为4.1%,冰湖面积增加率17.8%。冰川面积与冰湖面积变化呈现反相关,冰川融水补给的增加是冰湖面积扩大的主要原因。2.气温的缓慢上升是西昆仑冰川退缩的原因之一,个别气象站点显示近20 a夏季均温缓慢下降,这与近10年来研究区冰川退缩幅度较小相吻合。考虑到青藏高原多数冰川对气候变化响应的滞后时间在10~20 a,由于夏季均温的下降,我们推测在接下来几年内西昆仑山冰川可能不会出现大幅度的退缩。3.昆仑峰区可能存在的跃动冰川以及喀拉塔格山冰川的稳定,表明冰川对气候变化复杂的响应机制。气象站点数据不能完全解释冰川的变化特征,还需要进一步结合冰川区实测气象数据加以讨论。另外,西昆仑山冰川变化还受到冰川规模、地形等因素综合影响。     

斯瓦尔巴群岛冰川学研究进展与我国北极冰川监测系统建设

北极斯瓦尔巴群岛冰川大多数属于亚极地型(sub-polar)或多热型(polythermal)。Austre Br(?)ggerbreen和Midre Lovénbreen冰川(＜10km~2)长时间系列物质平衡研究显示,自小冰期结束以来几乎所有的观测年中夏季消融比冬季积累更大,导致冰体稳定地减小；而面积更大、海拔高度更高的冰川如Kongsvegen冰川(105km~2)则更加接近稳定态的平衡。斯瓦尔巴群岛冰川流动速率一般较低,但跃动相当频繁,控制跃动型冰川空间分布的因素包括冰川长度、基底岩性和多热场。可通过冰川水文特征、钻孔温度测量和无线电回波探测获取斯瓦尔巴群岛冰川热场的信息。斯瓦尔巴群岛冰川的低流速和多热性结构对冰川上的排水系统相当重要,整个群岛淡水径流的四个主要来源分别是冰川消融、雪融化、夏季降雨和冰崩解,经验回归方法和模式方法用于计算淡水径流量。因夏季融水渗浸作用、采样分辨率低和化学成分分析有限,早期斯瓦尔巴群岛冰芯的准确定年受到严重影响,但最近的研究显示,来自斯瓦尔巴群岛冰帽的冰芯数据仍然能够提供重要的气候和环境信息。通过我国北极黄河站2005年度科学考察,我们已初步建立了Austre Lovénbreen冰川和Pedersenbreen冰川监测系统,并计划在Austre Lovénbreen冰川进行钻孔温度测量、冰川气象要素观测、冰川前缘水文观测以及冰川厚度和内部结构测量,重点开展斯瓦尔巴群岛冰川基本特征和发育条件、冰川表面能量和物质平衡、冰川波动与气候变化关系、淡水径流年际和季节性变化和气/雪/冰界面过程等方面的研究。     

中亚阿拉套地区冰川退缩与气候变化关系研究

以1990-2011年的TM和ETM+遥感资料为信息源,通过遥感图像处理技术和目视解译方法提取冰川界限,应用GIS技术分析了阿拉套地区近22 a冰川面积变化。结果表明:1990-2011年阿拉套地区冰川呈退缩趋势,面积退缩了20.24%,大规模冰川分解使得小规模冰川的总面积和条数均有所增加,较大的变化率是由于研究区面积1 km2的冰川数量占总数的比重较大(近90%)造成的,依据研究区冰川空间结构特征,应用分形理论对未来冰川变化进行初步预测,认为研究区冰川的消融率仍保持比较高的状态。表明阿拉套地区冰川退缩的关键因素是气候变暖,年降水量的增加不能抵消由夏季温度剧烈上升导致的冰川消融。此外,地形条件、冰川规模都是影响冰川波动的重要因素,与西部其他区域相比,阿拉套地区冰川退缩表现出较快的趋势。     

近50 年来天山地区典型冰川厚度及储量变化

冰川储量变化与冰川水资源量变化以及冰川对河川径流的贡献量密切相关。在GPR-3S技术支持下, 本研究基于雷达测厚数据、不同时期的高分辨率遥感影像、地形图及实测资料, 分析了天山三个典型地区四条代表性冰川近期厚度及储量变化特征, 并通过对比探讨了造成变化差异的可能原因。结果表明, 1962-2006 年乌鲁木齐河源1 号冰川厚度平均减薄0.15m a^-1, 冰储量亏损26.2×10⁶ m³, 冰川末端平均退缩3.8 m a^-1;博格达峰南坡的黑沟8 号冰川在1986-2009 年间, 冰舌平均减薄0.57 m a^-1, 冰储量损失了25.5×10⁶ m³, 末端平均退缩11.0 m a^-1;位于博格达峰北坡的四工河4 号冰川在1962-2009 年间冰舌平均减薄0.32 m a^-1, 冰储量亏损14.0×10⁶ m³, 末端平均后退8.0 m a^-1;1964-2008 年间, 托木尔峰青冰滩72 号冰川冰舌平均减薄0.22 m a^-1, 由此至少造成冰储量亏损14.1×10⁶ m³, 末端退缩达40.0 m a^-1。对比分析显示, 青冰滩72 号冰川消融退缩最为强烈, 黑沟8 号冰川次之, 与乌鲁木齐河源1 号冰川、科其喀尔冰川相差不大, 稍大于四工河4 号冰川和哈密庙尔沟冰川。这种差异可能与区域气候变化和冰川物理特征有直接关系。     

积雪淋溶作用对冰川雪层内主要阴、阳离子记录的影响

利用乌鲁木齐河源１号冰川初始消融季节的连续雪坑离子浓度剖面,初步探讨本区冰川雪层中离子淋溶作用的特征及其对雪冰化学记录的影响。结果表明原始积雪内的大部分化学成分随融水向下渗浸,并富集在雪／冰界面处或附加冰内。当冰川消融进一步加剧,导致大部分离子成分随融水进入冰川径流,则会最终形成离子浓度很低的冰川冰,冰芯之定量记录将蜕变为定性结果。     

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。     

从玉龙雪山看时空视角

1 垂直带谱完整的玉龙雪山玉龙雪山冰川是雪山中段海拔4000～4200米以上的高山区域发育的现代海洋性冰川,几十年前有19条。根据丽江市1951年至2008年气象数据分析,1998年之前丽江市年平均气温为12．6℃,1998年至2008年间的平均气温达13．2℃,2009年平均气温为13．9℃。随着丽江市气温的逐年上升,玉龙雪山现代冰川出现萎缩,仁河沟的三条冰川及漾弓江1号冰川已完全消失,玉龙雪山冰川剩下15条。