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。     

玉龙山白水1号冰川区大气降水—冰雪—水文系统内δ^18O研究的新结果

应用稳定同位素指示方法研究大气降水、冰雪和地表径流变化过程,是冰川学家、气候学家和水文学家共同感兴趣的课题之一［1～6］. 90年代开始,我国学者较详细地研究了青藏高原内陆大气降水中稳定同位素的分布和水文循环特征［7, 8］,认为水汽来源是影响青藏高原降水中δ18O值的重要因素. 在大陆气团的影响下,青藏高原降水中δ18O与温度变化同步,即所谓“温度效应”. 但在源于海洋的暖湿气流影响下,特别在季风气候区,降水中δ18O与降水量和温度存在着负相关关系,即所谓“降水量效应”. 在我国西部的广大冰川分布区,占总面积的22%为南亚季风控制的温冰川(即海洋型冰川),过去由于种种原因对季风温冰川区稳定同位素的研究报道较少. 为填补这方面的科学研究空白,我们曾于1999年6月赴欧亚大陆最南的温冰川分布区玉龙山,首次开展了本区的冰芯研究［9］. 在钻取冰芯的同时,还全面采集了冰川区不同水体, 即表面积雪、夏季降水、冰川融水和冰川补给径流的样品,进行了δ18O的测定［10］. 结果表明,雪线以上积雪中的δ18O值比雪线以下积雪内的δ18O值为高,低海拔冰川补给径流比高海拔冰川融水的δ18O浓度为低,夏季降雨中δ18O值最低. 这种分布特征说明本区局部大气环流状况随时间和高度而变化,存在着季风气候区所特有的“降水量效应”. 为进一步证实该结果,我们于2000年7月又在玉龙山进行了更为详细的工作：在白水1号冰川积累区海拔5 000 m, 4 900 m和4 700 m处开挖了3个深度分别为3.1 m, 2.6 m和2.0 m的雪坑,采样77个; 沿海拔5 000～4 500 m采集了18个表面积雪样品; 雪线以下采集了数十个冰川融水样品; 分不同高度和日期采集了数十个夏季雨水样品; 此外,还沿冰川融水补给为主的白水河分段采集了水样数十个. 所采样品在中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冰芯与寒区环境开放研究实验室用Delta Plus气体稳定同位素比质谱仪进行了δ18O的测定(表1),现将初步成果进行报道.     

昆仑山北麓冰雪资源与河川径流的关联性分析

以和田地区昆仑山北麓中小河流为研究对象,根据水文观测站的实测年径流量及河源区的冰雪资源数据进行相关分析;通过计算成果说明区域内有实测水文资料的中小河流,其多年平均径流量与河源区的冰川面积相关系数达到0.802,关联程度密切;这一发现对本区域内昆仑山北坡的33条无资料河流进行水文分析具有实用意义,其计算方法简便,适合于本区域受冰川影响的缺乏水文资料区域河流的水文分析计算,采用河源区冰雪资源量推求无资料的中小河流的年径流量,所涉及到的计算数据均为已知确定量值,因此,分析计算成果不存在因人而异的情况,可靠性强;此方法是建立在河流源区所具有的冰雪资源量的基础上,因此得到的计算成果较可靠。对水利工程建设的规模、投资及工程安全性具有现实意义。     

利用MODIS和ASAR资料估算青藏高原念青唐古拉山脉地区冰雪范围及厚度

利用可见光和微波卫星遥感资料分析了青藏高原念青唐古拉山脉地区冰雪范围和厚度的季节变化.结果表明:青藏高原念青唐古拉山脉地区冰雪范围的季节变化非常明显,2003年4月上旬、5月中旬、7月下旬和9月下旬的冰雪范围分别占选定研究区域的28.9%、69.9%、11.6%和14.7%.在选定的西布冰川区域,由微波遥感得到的冰雪厚度季节变化也非常明显,5月份厚度的数值最大,7月份最小.由于主动微波观测受地面高程、地形和夏季冰雪融化等因素的影响比较大,主动微波遥感在大面积估算冰雪厚度还有一定困难,有待将来作进一步的深入研究.     

天山乌鲁木齐河源1号冰川近雪面气象要素观测分析

利用中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所于2009年1月20日至12月31日在天山乌鲁木齐河源1号冰川冰雪表面实施大气科学观测实验观测取得的资料和同期大西沟气象站资料, 分析了1号冰川四季大气温度、风速、风向以及总辐射的变化特征, 对比、探讨了冰川尺度上冰雪表面与周边山地的辐射和地-气热量传输特性, 在此基础上揭示了二者气温、风速、大气湿度变化的差异及其成因. 研究表明: 1)由于冰川冰雪对太阳辐射的反射率高, 冰雪表面得到的净辐射和热量少, 使得冰川四季大气温度比大西沟站平均偏低2.9 ℃; 2)冰川与周边山地下垫面的不同, 引起太阳净辐射-温度场-气压场-风场的连锁变化, 造成冰川轴向风以下行偏南气流为主导, 法向风盛行偏东气流; 冰川夜间风速大于大西沟, 白天却小于大西沟风速; 3)冰川和大西沟大气含水量较高, 相对湿度在40%～80%之间变化, 因大西沟地表蒸发大, 其相对湿度略高于冰川.     

论内蒙古第四纪冰川和冰臼群的成因

通过内蒙古林东地区第四纪冰川地质和冰臼群成因专项调查工作,发现了晚更新世冰碛泥砾层和龟背石、熨斗石、龟裂石等典型的冰碛砾石及冰斗、刃脊、角峰、冰川槽谷中的表皮构造等山谷冰川遗迹。在花岗岩体中发育的岩臼群,可划分为冰期冰雪融水形成的冰臼、现代季节性降水形成的瓯穴和风蚀作用为主形成的风龛3种类型。本区冰臼同山谷冰川相伴随,未发现远源巨型漂砾等大陆冰盖证据。     

近30a来托木尔峰南麓科其喀尔冰川冰舌区变化

20世纪80年代中期以来,托木尔峰南麓地区冰雪融水量明显增加,冰川处于强烈的消融退缩状态.根据对科其喀尔冰川冰舌区不同海拔探测表明,近30 a来冰川厚度明显减薄,冰舌区平均厚度减薄在0.5~1.5 m·a^-1之间.对科其喀尔冰川末端位置研究表明,科其喀尔冰川进入20世纪90年代以来处于比较强烈的退缩状态.相对于1974年的冰川位置,冰川退缩了380 m左右.科其喀尔冰川的全面退缩,标志着托木尔峰地区冰川处于全面的负物质平衡状态.     

论内蒙古第四纪冰川和冰臼群的成因

通过内蒙古林东地区第四纪冰川地质和冰臼群成因专项调查工作，发现了晚更新世冰碛泥砾层的龟背石、熨斗石、龟裂石等典型的冰碛砾石及冰斗、刃脊、角峰、冰川槽谷中的表皮构造等山谷冰川遗迹。在花岗岩体中发的岩臼群，可划分为冰期冰雪融水形成的冰臼、现代季节性降水形成的瓯穴和风蚀作用为主形成的风翕3种类型。本区冰臼同山谷冰川相伴随，未发现远源巨型漂砾等大陆冰盖证据。     

中国冰雪旅游发展模式及其体系建构

冰雪旅游是冰雪经济的核心引擎,是实现绿色转型升级发展的有力抓手。在探讨冰雪旅游概念的基础上,从分析中国冰雪旅游发展历史经纬的角度,诠释了中国“冰雪+”全域旅游模式的发展过程,基于全域旅游发展理念,剖析了“冰雪+”全域旅游发展模式的内生-外衍机制,通过分析“冰雪+”全域旅游发展模式的区域差异性,构建了一套“冰雪+”全域旅游发展模式体系:东北地区冰雪产业发展模式、泛京津冀地区冰雪体育赛事模式、陕甘宁新冰雪-丝绸之路文化发展模式、青藏高原自驾探险与观光模式、大香格里拉地区冰川观光度假模式、南方地区冰雪休闲体验发展模式。尽管在北京冬奥会红利与国家全域旅游政策的助推下,冰雪旅游实现了“量”的跃升与融合发展,但其因冰雪的本质属性,既易受气候变化的不利影响,又受到市场竞争与冰雪科技发展等的强烈影响。最后,建议建立多元主体参与的规划决策机制;平衡利用冰、雪资源,适度开发冰川旅游资源,挖掘冰雪文化资源,发掘冰雪科技类资源;走综合发展道路,增强冰雪旅游业抗风险的韧性。     

中国西部不同类型冰川区积雪及其融水径流中稳定同位素比率的时空变化及其气候效应

为了调查和比较我国海洋型、大陆型和极大陆型冰川覆盖区大气降水、冰川、积雪和融水径流系统内稳定同位素比率的时空分布特征和冰雪相变时的现代同位素分馏过程,在2000—2003年间,按照季节和海拔高度分别对玉龙雪山、慕士塔格峰,念青唐古拉山的桑丹康桑峰以及天山乌鲁木齐河源的1号冰川积雪和冰雪融水径流进行了系统的采样研究.结果表明:在以玉龙雪山为代表的海洋型冰川区,新雪内的1δ8O呈现出显著的时间与空间变化,在冬季表现为“高度效应”,即δ18O值随海拔高度升高和气温降低而降低,反映出冬季风降水的特征;而经过融化的夏季积雪受到“降水量效应”、雪中含水量、蒸发等因素的影响,稳定同位素产生分馏变化“高度效应”空间变化比较复杂,反映出夏季风降水的特征,念青唐古拉山夏季积雪也有相似的特征.在极大陆型冰川分布的慕士塔格山地区和亚大陆型冰川分布的天山乌鲁木齐河源地区,夏季新雪中1δ8O则表现为“高度效应”或者“温度效应”.无论在海洋型冰川或者大陆型冰川分布区,经过融化或正在消融的残余积雪内都有明显的同位素分馏变化,1δ8O值比新雪高.受蒸发作用的影响,冰雪融水在流动过程中,1δ8O随海拔高度的降低、流程和流动时间的增加而增加.由于气候条件的差异,海洋型冰川区冰雪融水相变过程中的同位素分馏和化学作用都比大陆型冰川区强.     

藏东南嘎隆拉冰川表碛冻融过程与零点幕效应

冰川表碛区冻融过程的观测分析有助于厘清各层之间能量和水分传输的关系,从而为构建相应的能量平衡模型以及冰川径流模型提供理论支持。基于2015年10月至2016年11月嘎隆拉冰川表碛区自动气象站气象资料,对表碛区冻融过程进行分析,结果表明：表碛中出现冻土中常见的秋季和春季零点幕效应,秋季零点幕持续时间32天,春季零点幕持续58天;春季零点幕期间,气温和地表温度均呈现清晨低,午后高的日变化特征,而表碛层内温度没有明显的日变化特征,其体积含水率呈“脉冲式”变化;春季零点幕效应结束,底层冻结层破坏后,冰川冰消融才开始;嘎隆拉冰川表碛对冰川冰消融的影响不仅是因为表碛较厚,在消融量上抑制了冰川冰的消融,而且更重要的是表碛产生零点幕效应,延迟了表碛下冰川冰开始消融的日期,在时间上抑制了冰川冰消融。     

Changes of the Hailuogou Glacier, Mt. Gongga,China, against the Background of Global Warming in the Last Several Decades

Great change, associated with global warming, has occurred at the Hailuogou (海螺沟)has retreated 1 822 m in the past 106 years, with an annual mean retreat of 17.2 m, and the front elevation has risen by 300 m since 1823. Comparison of glacier variations and temperature fluctuations in China and the Northern Hemisphere, over the last 100 years, indicates that glacier retreat stages occurred during the warm phase, and vice versa. Mass balance records during 1959/60--2003/04 have shown that the glacier has suffered a constant mass loss of snow and ice. The accumulated mass balance, -10.83 m water equivalent, indicates an annual mean value of -0.24 m water equivalent. The correlation between the mass balance and temperature is significant, which also indicates that climate warming is the crucial cause of glacier loss.Local hydrological and climatic data demonstrate that runoff from the glacier has been increasing both seasonally and annually.The correlation analysis and trend analysis indicate that ice and snow melted water is the main cause of an increase in the runoff. As the climate has become warmer, changes in the glacier surface morphology have obviously occurred. These include a decrease in glacier thickness, enlargement of glacial caves, and reduction of the size of clefts on the glacier surface. The ablation period has lengthened and the ablation area has expanded. A variety of factors thus provide evidence that the Hailuogou glacier has suffered a rapid loss of snow and ice as a result of climatic warming.     

西藏然乌地区地质灾害隐患点InSAR识别与监测

西藏藏东南地区地处青藏高原东南部,地势陡峭。多期次板块构造运动、岩体间相互挤压运动导致地质灾害频繁发生且规模大。针对该区域的地质灾害调查与监测研究工作对防灾减灾具有重要意义。文章以藏东南然乌地区为研究区,分别利用升降轨Sentinel-1A卫星数据对该区域隐患灾害点进行识别,并分析了SAR影像几何畸变对地质灾害识别的影响。通过对InSAR监测结果进行分析,文章最终共圈定了区域内的滑坡、冰川隐患灾害点67处。同时,为了更好的分析灾害体的形变特征和规律,选取了然乌区域安目错北岸三处典型冰川灾害体,利用多维小基线子集（MSBAS）技术获取了坡体的二维(水平东西向和垂直向)形变速率和时间序列。通过对吉穷隆冰川、迫弄冰川和瓦巴村冰川三处典型冰川的形变时间序列结果进行分析,发现从2018年1月到2020年10月,三个冰川水平东西方向上的最大累计位移量分别达到了202 mm、283 mm、194 mm,垂直方向上最大累计位移量分别达到了97 mm、−155 mm、−163 mm。水平方向上三处典型冰川表现为加速变形趋势,垂直方向上表现为缓慢蠕滑变形趋势。同时分析了瓦巴村冰川二维形变时间序列与降雨量和温度相关性,结果表明降雨和温度的变化对坡体冰川形变具有一定的影响。研究成果对高山峡谷区地质灾害隐患点的识别具有较好的参考价值。     

冰川区不同气温估算方法评估 ——以藏东南帕隆4号冰川为例

冰川作为地表特殊的下垫面,冰川区内气温明显低于同高度非冰川区大气温度。如何利用低海拔非冰川区观测资料精确估算高海拔冰川区气温,直接关系着青藏高原冰川消融估算及其水文效应的评估。利用架设在藏东南帕隆藏布4号冰川不同高度带的四台自动气象站资料,分析了冰川区与非冰川区气温的波动特征,评估了迄今为止通用的线性递推模型（DT模型）、分段拟合模型（SM模型）和简化热力学模型（GB模型）三种方法在藏东南冰川区气温估算方面的应用效果。对比研究发现：SM模型在帕隆4号冰川上的模拟效果最为理想且操作相对简单;传统DT模型在消融区存在严重的高估,帕隆4号冰川表面夏季（6-8月）正积温的高估比例接近39%;GB模型由于受到诸如冰川风边界层厚度等不确定性的影响,降低了大范围温度估算的可操作性。     

Cordilleran Ice Sheet lobal interactions and glaciotectonic superposition through stadial maxima along a mountain front in southwestern British Columbia, Canada

Glaciotectonic structures in subglacial till and substrate, as well as stone fabric, provenance and surface features in till, indicate that complex interactions of late Wisconsinan glacial lobes occurred along a mountain front in the western Fraser Lowland of southwestern British Columbia. Tills of this study represent subglacial deposition through the maxima of two stades in the Fraser Glaciation, the Coquitlam and the Vashon. Through each stadial maximum, temperate glacial ice was grounded and commonly overrode proglacial outwash while superimposing deformations in subglacial till during three phases: (1) pre-maximum glacier flow down valleys and into lowland piedmont ice, (2) coalescent piedmont ice during stadial maxima when flow was westward along the mountain front and across valley mouths, and (3) post-maximum glacier flow down valleys into lowland piedmont ice but prior to general deglaciation. Valley glaciers appear to have shifted flow directions during phases 1 and 3. During stadial maxima (phase 2), Fraser Lowland piedmont ice may have been part of an outlet glacier-ice stream complex that terminated in salt water over the continental shelf.     

湖北省宜昌县震旦系南沱组成因的新认识

在峡东王丰岗南沱组剖面上有一些杂砾岩透镜体和一些水道砂岩透镜体。这些是冰水环境的产物。在南沱组与莲沱组的界线上,见到了几个骑线砾石。这是冰陆环境的有力证据。由此可见,早期主要是冰陆环境,冰川刨蚀和剥蚀作用占主导,沉积作用是次要的。随着气温的回升,冰盖逐渐后退。当冰盖前沿退到研究区内,或刚退出本区时,就形成了本区冰期的主要沉积。因此,可以认为,本区南沱组杂砾岩主要是近源冰海相沉积。     

Ice-flow evolution of the Labrador Sector of the Laurentide Ice Sheet: a review,with new evidence from northern Quebec

Outcrops bearing stained, striated facets indicative of north–northeastward moving ice, truncated by unstained, striated facets indicative of various younger flows occur in the Caniapiscau area of north–central Quebec. This is the first report of differential staining of striated facets in the region. We propose that the staining occurred in an ice-free interval of probable interglacial age. This early ice flow probably occurred during ice retreat toward the Quebec highlands. Ice flow and glacial transport data from the southern Hudson Bay and James Bay basins indicate that the next major regional ice flow was toward the northwest and resulted from the expansion of an Early Wisconsinan glacier in the Quebec highlands. The northern part of this flow was diverted northwestward through Hudson Bay, and the southern part southwestward across James Bay, following a progressive counterclockwise rotation of flow. A zone of intersection (ZI) of two major glacier bedform systems, often referred to as the horseshoe-shaped Labrador Ice Divide, represents the head of a large northward convergent ice-flow system that extended to Ungava Bay and beyond. The Ungava flow propagated southward and captured the head of the opposing flow from an outflow centre located east of Caniaspiscau reservoir. We propose that this capture event correlates with the Gold Cove Advance in Ungava Bay and on Baffin Island at about 9900 14C yr BP. It is the largest advance of Quebec-Labrador ice yet proposed for the region. This correlation is based on the relative ice-flow chronology, accommodation of glacial lakes Naskaupi and McLean in the deglaciation sequence, the constraints placed on Last Glacial Maximum (LGM) ice configuration by the postglacial uplift pattern and events in the deep-sea record. Therefore, the Ungava ice-flow pattern is not a relict pre-Wisconsinan glacial landscape as recently proposed.     

冰川冰内及冰下水系研究综述

冰内及冰下水系的形成与演化具有时空变化性,对冰川汇水储水及径流过程产生影响,与之紧密联系的冰下水文过程(水力状况)与冰川运动、冰川侵蚀及冰川洪水形成等过程息息相关。冰内及冰下水系空间结构和形态复杂,且不同于一般喀斯特水文系统,具有明显的季节变化性,其空间分布和水力状况会因外界水体输入(降水和冰雪融水)的变化而改变。冰内及冰下水系的变化通过影响汇流对冰川融水的径流过程产生影响,冰川区一些溃决洪水事件的发生与冰内及冰下蓄水的突然释放有很大关系。冰川蓄排水还通过改变冰下水力条件来影响冰川运动,反之冰川运动不仅影响蓄排水过程的转换效率,且通过改变冰川消融强度(冰体向下游消融区输送速率的变化)影响冰川排水系统的空间分布范围。在气候变暖及冰川变化的背景下,研究冰内冰下水系演化的时空特征及其影响具有重要科学意义。综述了目前国内外针对冰川冰内及冰下水系相关研究的进展及主要成果,并对该领域的研究前景进行了展望。