喜马拉雅地区叶如藏布流域冰川和冰湖变化遥感监测研究

叶如藏布流域冰川和冰湖众多,冰川融水是当地重要的淡水资源,是冰湖扩张的重要补给,冰湖溃决是当地潜在的自然灾害,因此分析该区域冰川和冰湖的现状与变化特征具有重要的现实意义。基于Landsat系列遥感影像,分析1990—2020年叶如藏布流域冰川和冰湖的分布与变化特征。结果表明：（1） 近30 a来叶如藏布流域冰川面积整体呈退缩趋势,由1990年167.80 km²退缩到2020年128.92 km²,共退缩38.88 km²,年均退缩率为0.77%·a^-1,且研究区冰川主要分布在海拔5800~6400 m之间,集中分布在5°~20°的坡度上。（2） 与冰川变化趋势相反,研究时段冰湖整体表现为扩张趋势,由1990年5.72 km²增加到2020年8.81 km²,30 a共增加3.09 km²,年均增长率为1.80%·a^-1。（3） 冰湖主要分布在海拔5000~5600 m范围内,坡度在0~10°分布面积较多,表碛覆盖型冰川与非表碛覆盖型冰川对冰湖有着不同程度的影响。（4） 1990—2017年叶如藏布流域温度与降水波动较大,温度整体呈上升趋势,降水量则波动下降,导致叶如藏布流域的冰川消融,冰湖扩张。通过上述研究以期为叶如藏布流域地区提供详细的冰川和冰湖面积分布与变化特征基础数据,为防灾减灾提供一定的支撑。     

近40a阿尔金山冰川与气候变化关系研究北大核心CSCD

以Landsat MSS/TM/ETM+/OLI遥感影像和数字高程模型为数据源,在遥感和地理信息技术支持下,分析了阿尔金山地区1973、1999、2010、2015四期冰川变化特征。研究表明:(1)1973-2015年,冰川总面积共退缩了58.78 km^2,年均退缩率为0.40%·a^(-1),东段退缩速率最快,其次是西段,中段最慢,且冰川退缩速率呈现出先变快后变慢的变化趋势。(2)各个坡向都出现不同程度的退缩,偏南坡比偏北坡冰川退缩严重。(3)冰川面积退缩速率与规模等级呈现反相关关系,小规模冰川退缩速率快。(4)冰川分布随海拔变化呈正态分布,海拔越低退缩速率越快。统计分析气象数据表明,气候变暖是冰川退缩的主要原因,同时地形与冰川规模也影响冰川变化。     

1990-2019年贡嘎山地区典型冰川表碛覆盖变化及其空间差异

表碛覆盖型冰川是中国西部较为常见的冰川类型。表碛层存在于大气—冰川冰界面,强烈影响大气圈与冰冻圈之间的热交换。表碛厚度的空间异质性可极大地改变冰川的消融率和物质平衡过程,进而影响冰川径流过程和下游水资源。基于Landsat TM/TIRS数据,运用能量平衡方程反演了贡嘎山地区冰川表碛厚度,研究了贡嘎山地区冰川在1990—2019年间表碛覆盖范围及厚度变化情况,同时对比了东西坡差异。结果表明：① 贡嘎山地区冰川表碛扩张总面积达43.824 km²。其中,海螺沟冰川扩张2.606 km²、磨子沟冰川1.959 km²、燕子沟冰川1.243 km²、大贡巴冰川0.896 km²、小贡巴冰川0.509 km²、南门关沟冰川2.264 km²,年均扩张率分别为3.2%、11.1%、1.5%、0.9%、1.0%和6.5%;② 海螺沟冰川、磨子沟冰川、燕子沟冰川、大贡巴冰川、小贡巴冰川、南门关沟冰川表碛平均增厚分别为5.2 cm、3.1 cm、3.7 cm、6.8 cm、7.3 cm和13.1 cm;③ 西坡冰川表碛覆盖度高,表碛覆盖年均扩张率低,冰川末端退缩量小;东坡冰川表碛覆盖年均扩张率高,但表碛覆盖度总体低于西坡,冰川末端退缩量大。     

2000—2014年喀喇昆仑山音苏盖提冰川表面高程变化

喀喇昆仑山区冰川由于存在正物质平衡或跃动、前进现象，被称之为“喀喇昆仑异常”，不过该地区冰川变化差异显著，尤其是大型表碛覆盖冰川，呈现与其他类型冰川明显的差异性响应，为理解喀喇昆仑冰川异常的机理，冰川尺度的详细变化研究十分必要。音苏盖提冰川位于喀喇昆仑山乔戈里峰北坡，是中国面积最大的冰川，是典型的大型表碛覆盖冰川。通过应用TanDEM-X/TerraSAR-X（2014年2月）与SRTM-X DEM（2000年2月）的差分干涉测量方法计算音苏盖提冰川表面高程变化，并结合冰川表面流速对冰川表面高程变化和跃动进行分析和讨论。结果表明：2000—2014年音苏盖提冰川表面高程平均下降了1.68±0.94 m，即冰川整体厚度在减薄，年变化率为-0.12±0.07 m·a^-1。冰川表面高程变化分布不均，其中南分支（S）冰流冰川整体减薄较为显著，冰川南分支冰流运动速度较快，前进/跃动的末端占据了冰川的主干，阻滞原主干冰川物质的向下运移（跃动），导致原主干冰舌表面高程上升；冰川厚度减薄随着海拔升高先下降后保持稳定，同时呈现一定的波动性；低海拔表碛区域消融大于裸冰区，可能存在较薄表碛，因热传导高、覆盖大量冰面湖塘和冰崖存在，加速了冰川消融；在坡度小于30 °的区域，冰川厚度减薄随着坡度的减小而加剧；坡向朝南冰川厚度略微增加（0.01 m），西南坡向冰川厚度略微减薄（-0.03 m），其他坡向冰川厚度减薄明显。近14 a来，表碛覆盖的音苏盖提冰川表面高程整体下降表明物质处于亏损状态，冰川跃动导致局部冰川表面高程的增加。     

近40a阿尔金山冰川与气候变化关系研究

以Landsat MSS/TM/ETM⁺/OLI 遥感影像和数字高程模型为数据源,在遥感和地理信息技术支持下,分析了阿尔金山地区1973、1999、2010、2015 四期冰川变化特征。研究表明：（1）1973-2015 年,冰川总面积共退缩了58.78 km²,年均退缩率为0.40%·a^-1,东段退缩速率最快,其次是西段,中段最慢,且冰川退缩速率呈现出先变快后变慢的变化趋势。（2）各个坡向都出现不同程度的退缩,偏南坡比偏北坡冰川退缩严重。（3）冰川面积退缩速率与规模等级呈现反相关关系,小规模冰川退缩速率快。（4）冰川分布随海拔变化呈正态分布,海拔越低退缩速率越快。统计分析气象数据表明,气候变暖是冰川退缩的主要原因,同时地形与冰川规模也影响冰川变化。     

表碛覆盖冰川信息提取方法——以波密县为例

针对表碛覆盖冰川提取困难的问题,本文结合TM影像、DEM和野外调查资料,基于地物光谱、地形和纹理特征,将研究区分为表碛覆盖冰川区、无表碛覆盖冰川区和阴影下冰川区,采用模糊逻辑方法建立定量化提取规则,综合利用了面向对象和波段比值两个方法的各自优点,建立面向对象-波段比值信息提取方法,进行了有无表碛物覆盖的冰川信息的分区提取,并以波密县为典型研究区,通过混淆矩阵进行精度分析。研究结果表明:1)提出的面向对象—波段比值法,能够较完整地提取研究区表碛覆盖冰川,精度可达93%,冰川信息提取总体精度为98%,kappa系数为0.97;2)研究区冰川总面积为7 655.27 km~2,占研究区总面积的46.18%,无表碛覆盖冰川、表碛覆盖冰川、阴影下冰川面积分别为5615.20 km~2、65.13 km~2、1 974.94 km~2,占总冰川73.35%、0.85%、25.80%。初步建立的表碛覆盖冰川自动信息提取方法可以为类似地区冰川遥感监测提供依据和参考。     

东帕米尔高原冰川运动特征分析

冰川运动控制着冰量输送变化,为冰川变化和冰川灾害研究提供重要信息。为了探讨东帕米尔高原冰川运动特征及其影响因素,基于ITS_LIVE和GoLIVE分析了不同规模、不同地形条件、表碛/非表碛区域的冰川运动速度状况。研究结果表明:(1)东帕米尔高原冰川平均运动速度为5.31 m·a^-1,冰川运动速度与冰川规模相关,表现为大冰川比小冰川运动快;(2)冰川运动速度与平均坡度相关,表现为随平均坡度增加先增后减,坡度过大不利于冰川积累,表现为厚度(规模)小,则速度慢。(3)西南(8.69 m·a^-1)、东南(11.67 m·a^-1)坡向的冰川运动速度大于其它坡向的冰川运动速度,与各个坡向的冰川规模相关。(4)表碛覆盖型冰川的运动速度小于非表碛覆盖型冰川,表碛对冰川运动速度起到抑制作用。(5)1989-2018年东帕米尔高原冰川运动速度表现稳定,与冰川年际变化稳定相对应。消融期冰川运动速度小于其它季节,与年内冰川厚度变化相关。     

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。     

中国冰川区表碛厚度估算及其影响研究进展

表碛覆盖型冰川是中国西部分布较为广泛的冰川类型,其典型特征是冰川消融区部分或全部覆盖了一层厚度不一的表碛。与裸冰或雪相比,表碛覆盖层下冰的融化过程有独特性,表碛厚度空间分布对一条冰川的消融、物质平衡和径流过程的影响有别于无表碛覆盖型冰川。本文回顾了近年来表碛厚度分布及其影响的研究,通过对这些进展进行总结以进一步明晰表碛影响研究的方向;同时着重介绍了近期发展的基于遥感影像热红外波段和可见光近红外波段、大气—表碛层—冰川界面能量平衡过程的表碛厚度估算方法和表碛覆盖综合评估模型,结合地面观测,分析了以遥感反演的表碛层热阻系数表征表碛厚度的精度,介绍了这类模型在表碛覆盖型冰川物质平衡和径流研究中的应用效果,以及在综合评估流域/区域尺度表碛影响的应用情况,并分析了该模型存在的不足及进一步改进的研究方向,为实现中国西部区域表碛影响的系统评估奠定基础,从而提升对区域水资源和冰川灾害的模拟和预测能力。     

天山的冰川现状与未来气候趋势

天山东段哈密庙儿沟、乌鲁木齐河源冰川;中段卡拉格玉格冰川和阿克希拉克山地冰川;西段图尤克苏冰川及其他冰川,本世纪40年代起一直处于退缩状态(较少冰川例外)。冰川物质平衡观察显示出80年代比以前突出的亏损。反映了中亚天山地区气候干暖趋势增强。应用新疆气候、水文和树木年轮研究成果综合分析,预测2000年新疆天山地区气候将出现降水偏多、气温维持平均值或略有下降的趋势。     

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。     

Glacier changes in the Qaidam Basin from 1977 to 2018

Based on Landsat MSS/TM/OLI remote sensing images, glaciers vector data in the Qaidam Basin were extracted for 1977, 2002, and 2018, and their spatial-temporal variations were analyzed. Results show that there were 2,050 glaciers covering an area of 1,693.54±40.96 km² and having an ice volume of 108.65±2.43 km³ in the Qaidam Basin in 2018. Glaciers with areas <1.0 km² accounted for the largest number, while glaciers with areas of 1.0-5.0 km² accounted for the most glacierized area. In the past 50 years, the number of glaciers decreased by 177, and the glacier area and volume reduced by 338.08 km² (-8.12 km²/a) and 19.92 km³ (-0.48 km³/a), respectively. Retreat altitudes of glaciers were concentrated at 4,900-5,600 m, 4,700-5,200 m, and 5,000-5,600 m and reduced areas accounted for 95.53%, 77.80%, and 69.19% in the Kunlun, Qilian, and Altun mountains, respectively. The area of north-oriented glaciers decreased the most (-125.43 km²), but the west- and east-oriented glaciers retreated at the fastest rate (i.e., -27.11% and -27.10%). All glaciers showed a decreasing trend in sub-regions of the Qaidam Basin from 1977 to 2018. The decreasing trend was accelerated gradually from northwest to southeast in the northern part of the basin, while glacier change was the smallest in the middle section and gradually accelerated towards both ends of the basin's southern part. The temperature had continued to rise, and the precipitation had increased slowly in the Qaidam Basin during the past 50 years. The continuous rise in air temperature was the main reason for the retreat of glaciers.     

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。     

Digital Terrain Modelling of the Surface and Bed Topography of the Glacier Austre Okstindbreen, Okstindan, Norway

Twentieth-century changes in Norwegian glaciers have been pronounced, but the different geometries and dynamics of the glaciers have caused different responses to similar climatic changes. Close to the Arctic Circle, all the glaciers of Svartisen, the largest ice-covered area of northern Scandinavia, have retreated since the beginning of the century. However, several of the smaller glaciers which end at relatively high altitude have experienced both periods of advance and periods of retreat since the mid-1960s. The mass balance of Engabreen, the largest of the West Svartisen glaciers, was positive in 21 of the 27 years to 1995–96. The sizes of most of the glaciers of the Okstindan area, 60 km south-east of Svartisen, have also decreased throughout the twentieth century, but Corneliussens Bre, a small glacier at the eastern side of the massif, has been advancing since 1970. The areas supplying some of the southern glaciers of Okstindan have been reduced as a result of changes in ice thickness at high altitude. Studies of glacier change are aided by the use of digital terrain models (DTMs). Triangular irregular network DTMs of the surface and bed topography of the largest of the Okstindan glaciers, Austre Okstindbreen, have been used in studies of mass-balance variations and changing surface flow patterns between 1976 and 1995.     

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。     

念青唐古拉山脉西段雪线高度变化遥感观测

利用Landsat TM/ETM+/8 OLI和HJ1A遥感影像资料作为数据源,通过目视解译方法,提取念青唐古拉山脉西段雪线高度变化值,同时对研究区周边气温与降水变化趋势进行分析,研究其与冰川变化的关系。结果表明：2004~2013年北坡13条冰川和南坡15条冰川的雪线高度都呈升高的趋势;从整体上来考察,北坡雪线高度升高值为14 m/a,南坡升高值为4.9 m/a,北坡升高速度比南坡快;自1964年以来,研究区气温升高趋势显著,降水增加不明显,气候变暖是冰川退缩的主要原因;北坡冰川比南坡冰川经历更大的物质负平衡,主要是由于气温的升高率北坡比南坡快所致。     

近50年气候变化背景下青藏高原冰川和湖泊变化(英文)

本文综述了近年来青藏高原冰川和湖泊变化研究取得的成果,并特别着重于冰川和湖泊变化的相互关系论述。在全球变暖背景下,近几十年青藏高原冰川以退缩为主,湖泊水量以增加为主。本文一方面对青藏高原冰川末端退缩、冰川面积和冰川储量变化方面的研究成果进行了综合分析,探讨了冰川变化的时空特征;另一方面从湖泊面积和水位与水量变化探讨了湖泊变化的时空规律。结果表明青藏高原冰川退缩的幅度总体上呈从青藏高原外缘向内陆呈减小的变化态势,受冰川融水补给比较大的湖泊近期面积扩张、水位上升明显。最后指出了青藏高原冰川、湖泊变化研究中存在的问题及今后的发展趋势。