我国喜马拉雅山区冰湖扩张特征及其气候意义

分析冰湖扩张特征和扩张方式及其气候意义,有利于认识冰川-冰湖-气候三者的变化关系和冰湖溃决灾害危险性程度。基于大比例尺地形图、DEM、ASTER影像等数据,分析近30年来我国喜马拉雅山区不同海拔高度冰湖变化的特征及冰湖-母冰川的相对位置的变化关系,探讨其气候效应。结果显示：(1) 存在冰湖的面积增大是冰湖面积扩张的主要贡献者,占总面积净增量的67%,新增湖的面积占总面积净增量的33%;(2) 不同高度带冰湖面积多呈扩张态势,净增面积在5000~5300 m出现峰值,指示气候变化的垂直差异性;(3) 在2000s 母冰川-冰湖距离为0 的冰湖,数量占扩张冰湖总数的19%,而其冰湖面积增量却占了总面积增量的60%,为冰湖扩张的主体,反映出冰湖与母冰川关系越紧密,气候效应越强烈,冰湖面积增加越显著。     

基于多源遥感数据和GEE平台的博斯腾湖面积变化及影响因素分析

作为典型的干旱区内陆湖泊,博斯腾湖的面积变化趋势与当地自然和人文环境的变迁密不可分。本文结合GIS与RS技术,利用Landsat影像和MODIS数据共2289景及JRC GSW水体掩膜产品,基于Google Earth Engine（GEE）平台采用指数法得出2000—2019年博斯腾湖面积年际和年内变化趋势,并采用2019年Sentinel-2影像进行结果对比分析,同时通过2000—2018年焉耆、库尔勒和巴音布鲁克气象站日值数据和人类活动分析其变化原因。得出如下结论：① 本结果中基于海量遥感数据提取面积的结果表明,GEE可以充分应用高时间分辨率遥感数据进行湖泊年际尤其是年内面积变化分析。相比于Landsat-5/7/8影像与MOD09GQ数据,由于Sentinel-2影像的时空分辨率优势,基于其所得的湖岸线可显示出较多细节。② 2000—2013年博斯腾湖面积共减少181.66 km²,变化速率为13.98 km/a;2013—2019年,湖泊共增加133.13 km²,变化速率为22.19 km²/a;③ 博斯腾湖面积一般在每年的3—6月呈上升趋势,且在当年6—9月保持峰值,面积在10—12月减小;④ 博斯腾湖面积年际变化与其流域内焉耆、库尔勒、巴音布鲁克气象站的降水、蒸发及积温因素变化的相关性未达到显著水平,而年内变化与上述气候要素相关性较高。     

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。     

喜马拉雅山北坡冰碛湖库容计算及变化——以龙巴萨巴湖为例

喜马拉雅地区冰湖溃决洪水灾害日益受到人们重视。作为估算冰湖溃决洪峰流量和模拟洪水演进的必要参数之一,冰湖库容量准确计算十分重要。2009 年9 月对西藏定结县龙巴萨巴湖科考时,应用Hydrobox^TM高分辨率回声测深仪对该湖进行了测深试验,共采集6916 个离散数据点,测得冰湖最深处为101.94 m,平均水深47.50 m。结合同一时段Landsat TM遥感影像解译结果,通过构建不规则三角网模拟龙巴萨巴湖湖盆形态,并计算出该湖2009 年库容量为0.64×10⁸ m³。利用GIS技术对1977-2008 年不同年份的Landsat MSS、地形图、Landsat TM和ASTER遥感影像进行数字化,结果表明近30 年来龙巴萨巴湖长度和面积均呈增加趋势,且自2000 年以来更为显著。利用不同时期龙巴萨巴湖面积和计算的库容量,得到冰碛湖库容-面积计算公式,可为喜马拉雅地区其他冰碛湖库容量估算提供理论参考。龙巴萨巴湖的扩张方向与其母冰川后退方向保持一致。通过对龙巴萨巴湖所在区域中国境内5 个气象站点气温、降水数据的年代际变化分析,表明冰湖规模扩大是气候变暖和冰川退缩的产物。     

可可西里地区库赛湖变化及湖水外溢成因

以库赛湖研究区地形图、Landsat TM/ETM+和中国环境与灾害监测预报卫星HJ1A/BCCD影像为基础,结合五道梁气象站气温降水资料,利用地理信息技术和数理统计方法,对2011 年9 月可可西里地区库赛湖湖水外溢成因进行分析。结果表明,库赛湖湖水外溢发生在2011 年9 月20 日至30 日期间,卓乃湖湖水进入库赛湖是后者发生变化的直接原因,而库赛湖规模近20 年来的持续增长,尤其是2006 年之后湖泊面积快速增加是其湖水外溢的基础。卓乃湖湖水外泄的主要诱因是区域持续降水,其中8 月17 日和21 日强降水使卓乃湖于8 月22 日出现漫顶溢流,8 月31 日至9 月5 日、9 月16 日至17 日期间两次持续降水导致卓乃湖水量剧增,并在9 月14 日至21 日期间形成洪水。由于水量外泄,卓乃湖面积骤降,截至11 月29 日,湖泊面积168.07 km²,仅为8 月22 日湖泊面积的62%,共减少104.88 km²。库赛湖外溢湖水流入海丁诺尔后又进入盐湖,其中海丁诺尔湖水进入盐湖时间介于10 月6 日至20 日期间。外来湖水大量进入导致海丁诺尔和盐湖在10-11月份快速扩大。     

近40 年可可西里地区湖泊时空变化特征

以可可西里地区1970s 地形图和1990s、2000-2011 年Landsat TM/ETM+遥感影像为基础,通过数字化和影像解译获取研究区83 个面积大于10 km²湖泊变化数据,并对湖泊变化成因进行了分析。研究结果表明:1) 1970s 初期至2011 年,可可西里地区湖泊经历了“先萎缩后扩张”的变化过程,其中1970s-1990s 期间湖泊面积普遍减小,1990s-2000 年湖泊出现扩张,并在2000 年恢复到1970s 湖泊规模,2000 年之后湖泊面积急剧增大。2) 2000-2011 年间,可可西里地区不同规模等级湖泊整体呈扩张趋势,但表现出一定的区域差异性。面积呈增加趋势的湖泊数量最多,亦分布最广,一些湖泊由于扩张迅速出现湖泊合并或湖水外泄情况;面积呈减少趋势或波动起伏的湖泊数量较少,零散分布在研究区中部和南部,湖泊动态变化与其自身补给条件或与下游湖泊(河道) 存在水力联系有关。3) 在研究时段内,降水增多、蒸发减少是可可西里地区湖泊扩大的主要原因,而气候变暖引起的冰川融水增加、冻土水分释放是次要原因。     

基于第二次冰川编目的中国冰川现状

以2004年之后的Landsat TM/ETM+和ASTER遥感影像为基础,参考第一次中国冰川目录及其他文献资料,经过影像校正、自动解译、野外考察、人工修订、交互检查和成果审定等技术环节,完成占全国冰川总面积85.5%的现状冰川编目,确定中国目前共有冰川48571条,总面积约5.18×10⁴βkm²,约占全国国土面积的0.54%,冰川储量约4.3~4.7×10³βkm³。中国冰川数量和面积分别以面积<0.5βkm²的冰川和面积介于1.0~50.0βkm²的冰川为主,面积最大的冰川是音苏盖提冰川（359.05βkm²）。中国西部14座山系（高原）均有冰川分布,其中昆仑山冰川数量最多,其次是天山、念青唐古拉山、喜马拉雅山和喀喇昆仑山,这5座山系冰川数量占全国冰川总数量的72.3%;冰川面积和冰储量位列前3位的山系分别为昆仑山、念青唐古拉山和天山,尽管喀喇昆仑山冰川数量和面积均小于喜马拉雅山,但前者冰储量高于后者。从冰川海拔分布来看,海拔4500~6500βm之间是冰川集中发育区域,约占全国冰川总面积的4/5以上。冰川资源在各流域分布差异显著,东亚内流区（5Y）是中国冰川分布数量最多、面积最大的一级流域,约占全国冰川总量的2/5以上;黄河流域（5J）是冰川数量最少、规模最小的一级流域,仅有冰川164条,面积126.72βkm²。新疆和西藏的冰川面积和冰储量约占全国冰川总面积的9/10。     

基于GIS的冰川中流线自动提取方法设计与实现

冰川长度是冰川编目的重要组成部分, 在冰川变化研究中具有十分重要的作用. 基于冰川轮廓矢量数据和数字高程模型数据, 从冰川形态角度提出了针对单一盆地与单一出口、复式盆地与单一出口、冰帽三种类型冰川的中流线自动提取方案, 并在GIS软件支持下实现了冰川海拔最高点与最低点、冰川中流线的自动提取. 以乌鲁木齐河源1号冰川、喀纳斯冰川、古里雅冰帽和野牛沟冰帽为例, 分别提取了各条冰川的中流线, 结果表明SRTM和ASTER GDEM两类数字高程模型数据对冰川海拔最高点与最低点的位置判别影响较小; 对单一盆地与单一出口类型冰川中流线实现了自动化提取, 而对于复式盆地与单一出口冰川类型和冰帽类型, 在冰川中流线提取中仍需专家知识支撑. 与我国第一次冰川编目中的长度数据相比, 本方法提取的冰川长度数据更加合理, 对于补充与完善我国第二次冰川编目数据集具有一定的参考价值.     

表碛覆盖型冰川的提取方法及变化

表碛覆盖型冰川是山地冰川的一种特殊类型,表碛的存在使得其对气候变化呈现出不同的响应特征。基于2011—2020年Landsat TM/ETM+/OLI遥感影像和ASTER DEM数据,在综合分析表碛光谱、地形和地表温度特征基础上提出TDSI（temperature NDDI slope ice）方法,并将其用于提取中国境内托木尔冰川等6条大陆型冰川和雅弄冰川等3条海洋型冰川。结果表明：基于TDSI方法提取表碛覆盖型冰川的总体精度为91.23%,其中大陆型和海洋型表碛覆盖冰川的精度分别为91.20%和90.97%。2011—2020年6条大陆型冰川和3条海洋型冰川面积平均减少0.06%和0.11%,而表碛面积分别增加了11.92%和18.35%。大陆型冰川表碛主要分布在其中值海拔以下,而海洋型冰川表碛分布范围更广,近10年间二者均呈现向冰川上部扩张趋势。气温上升是冰川消融退缩和表碛增加的主要原因,同时冰川流速变化和终碛湖演变也对表碛变化有一定影响。     

Characteristics and influencing factors of runoff changes in the upper Shule River basin from 1954 to 2016北大核心CSCD

River runoff is an important water resource in the arid region of northwest China. Under the back⁃ ground of climate change,the exploration on change characteristics and influencing factors of river runoff is of great significance for understanding the law of river hydrological change. Based on the daily discharge of Chang⁃ mabao hydrological station,the observation materials from meteorological stations and radiosonde stations,and the first and second Chinese glacier inventory,the variation characteristics and possible influencing factors of runoff in the upper Shule River were systematically analyzed by using the linear trend,empirical mode decompo⁃ sition and hierarchical multiple regression. The results show that the annual runoff of the upper Shule River showed a significant increasing trend during 1954-2016,with a rate of 1. 00×108 m3·（10a）-1. Both runoff in flood period and non-flood period also showed a similar increasing trend. The runoff suddenly changed in 1999 and had two oscillation periods of about 15a and 7a,among them the 15a oscillation period was the most signifi⁃ cant. Both cumulative positive temperature and precipitation were the main climatic factors affecting the runoff in the upper Shule River,which can explain more than 80% of the runoff change. There was a significant posi⁃ tive correlation between the summer runoff in the upper Shule River and the height of 0 ℃ layer. It means that the height changes of 0 ℃ layer can be used to predict the runoff change of the river in flood period,which provides an important reference for evaluating the runoff change of glacial melt recharge rivers in the arid re⁃ gion of northwest China. From 1966 to 2006,the ice volume in the upper Shule River basin decreased by about 5. 77 km3,indicating that glacier changes play a crucial role in the change and regulation of runoff in the basin. © Journal of Glaciology and Geocryology 2022.