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。     

近50年黑河流域的冰川变化遥感分析

黑河流域作为中国西北地区第二大内陆流域,其景观类型完整、流域规模适中、社会生态环境问题典型,已成为寒区、旱区水文与水资源研究的热点地区。本研究结合1：5 万地形图、Landsat TM/ETM+遥感影像及数字高程模型数据,运用面向对象的图像信息自动提取方法,建立冰川信息提取知识规则,对近50 年黑河流域的冰川变化进行遥感分析。结果表明：（1）20 世纪60 年代黑河流域内的967 条冰川到2010 年左右,减少为800 条冰川,减少数量明显;冰川面积由361.69 km²退缩为231.17 km²,共减少130.51 km²,退缩率为36.08%,平均每条冰川面积退缩0.14 km²。（2）黑河流域冰川分布及变化存在显著的区域差异性,黑河冰川退缩率比北大河大16%左右;冰川末端主要分布在4300~4400 m、4400~4500 m和4500~4600 m海拔区间内。（3）与西部其他山地冰川相比,黑河流域冰川退缩率较高。（4）根据流域内6 个气象站资料分析表明,降水增加对冰川的补给无法弥补气温上升导致的冰川消融所带来的物质损失,是黑河流域冰川普遍萎缩的关键因素。     

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。     

近45年来托木尔峰青冰滩72号冰川变化特征

基于天山托木尔峰青冰滩72号冰川2008年高精度差分GPS测量资料,2009年末端重复测量数据以及1964年地形图,通过对比研究近45 a来该冰川的变化特征,结果表明:1964~2009年,青冰滩72号冰川末端退缩1 852 m,年均后退41 m,由此造成面积减少约为1.53 km²,年均减少0.03 km²;1964~2008年,冰舌平均减薄9.59±6 m,年均减薄约0.22±0.14 m,冰储量亏损达14.1±8.8×10^-3 km³(12.7±7.9×10^-3 km³ w.e.)。与天山其它区域典型监测冰川相比,青冰滩72号冰川消融强烈,是区域气候、末端海拔、冰川类型、表碛覆盖等因素综合影响的结果。     

纳木错流域近30 年来湖泊 - 冰川变化对气候的响应

利用1970 航测地形图和1991、2000 年两期卫星影像数据, 人工建立数字高程模型 (DEM), 解译不同时期的湖泊、冰川边界, 在GIS 技术支持下采用图谱的方法, 定量分析了 湖泊、冰川的面积变化情况。结果表明, 自1970~2000 年期间, 纳木错湖面面积从1941.64 km² 增加到1979.79 km², 增加的速率为1.27 km²/a; 流域内冰川的面积从167.62 km² 减少到141.88 km², 退缩速率为0.86 km²/a。其中, 湖面面积在1991~2000 年的增加速率为1.76 km²/a, 明显大于其在1970~1991 年的1.03 km²/a; 而冰川面积在1991~2000 年的退缩速率为 0.97 km²/a, 明显大于其在1970~1991 年的0.80 km²/a。对比该流域前后两个时期的气温、降水和蒸发变化, 发现升温幅度的增加是冰川加速退缩的根本原因, 而湖面的加速扩张主要受冰川的加剧退缩及其引起的融水增加影响, 但与区域降水量略微增加和蒸发量显著减少也具有密切联系。区域降水增加和蒸发减少及其与湖面扩张之间的内在联系仍是一个需要深入探讨的问题。     

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。     

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。     

近46年松木希错流域冰川和湖泊变化及原因分析

采用1:5万地形图、Landsat MSS/TM/ETM+/OLI遥感影像及数字高程模型数据,利用遥感和地理信息系统技术,并结合狮泉河、和田和于田3个气象站点1968-2013年的气温、降水量数据对松木希错流域的冰川、湖泊面积变化及其原因进行分析。结果表明：① 1968-2013年流域冰川面积不断退缩,由139.25 km²减少至137.27±0.02 km²,共减少1.98±0.02 km²,减少百分比为1.42%,2001年以后冰川退缩速度加快;② 1968-2013年松木希错面积不断扩张,由25.05 km²增加至32.62±0.02 km²,共扩张7.57±0.02 km²,扩张百分比为30.22%,且2001年之后扩张速率加快,在年代际上与冰川的退缩具有较好的耦合性;③ 1968-2013年湖面潜在蒸散量减少和降水增加分别是导致湖泊扩张的第一和第二影响因素,而升温引起的冰川、冻土融水增加有一定贡献,但影响较小且在年际尺度上不显著。     

近20年天山地区冰湖变化特征

主要基于Landsat TM/ETM+影像等数据,分析1990-2010 年来天山地区冰湖变化特征及其对冰川融水径流的影响。近20 年来,天山冰湖面积平均以0.689 km²a^-1 或0.8% a^-1的速度扩张,其中一半以上是由东天山(0.352 km² a^-1) 贡献的,其次为北天山,面积年均增率为0.165km² a^-1,西天山和中央天山的面积年均增率最小,分别为0.089 km² a^-1和0.083 km² a^-1。除在相对较低海拔(< 2900 m) 和高海拔(> 4100 m) 范围内冰湖面积出现减少的现象,其他各高度带的冰湖面积均在扩张,其中增率最快的在3500~3900 m之间,平均增速达1.6% a^-1。冰湖扩张是本区气候变暖和冰川普遍退缩共同作用的结果,以中小规模的冰湖(< 0.6 km²) 对冰川退缩响应最为敏感。冰湖扩张能在一定程度上延缓因气候变暖而导致的区域冰川水资源的亏损,每年大约有0.006 Gt 的冰川融水滞留在冰湖中,约占天山冰川年消融量的2‰,但也将加剧本区冰湖溃决洪水/泥石流灾害的频次和强度。     

近50 年气候变化背景下中国冰川面积状况分析

根据近年来中国典型区域冰川面积变化遥感监测数据,结合139 个地面站的气温、降水量与28 个探空站的0 ℃层高度气象资料,分析了近50 年气候变化背景下中国冰川面积状况。结果表明,研究区冰川面积从20 世纪60-70 年代的23982 km²减小到21 世纪初的21893 km²,根据冰川分布进行加权计算后冰川面积退缩了10.1%,对时间插补后得到1960 年以来的冰川面积年均变化率为0.3 % a^-1。就冰川面积变化的空间分布特征而言,天山的伊犁河流域、准噶尔内流水系、阿尔泰山的鄂毕河流域、祁连山的河西内流水系等都是冰川退缩程度较高的区域。近50 年中国冰川区夏季地面气温与大气0 ℃层高度均呈上升趋势,而降水量的增幅却相对轻微,增长的降水量不足以抵消升温对冰川的影响,气候变暖是影响冰川面积变化的主要因素。     

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.     

Glacier changes in the Qilian Mountains in the past half-century: Based on the revised First and Second Chinese Glacier Inventory

Glaciers are the most important fresh-water resources in arid and semi-arid regions of western China. According to the Second Chinese Glacier Inventory (SCGI), primarily compiled from Landsat TM/ETM+ images, the Qilian Mountains had 2684 glaciers covering an area of 1597.81±70.30 km2 and an ice volume of ~84.48 km³ from 2005 to 2010. While most glaciers are small (85.66% are <1.0 km²), some larger ones (12.74% in the range 1.0–5.0 km²) cover 42.44% of the total glacier area. The Laohugou Glacier No.12 (20.42 km²) located on the north slope of the Daxue Range is the only glacier >20 km² in the Qilian Mountains. Median glacier elevation was 4972.7 m and gradually increased from east to west. Glaciers in the Qilian Mountains are distributed in Gansu and Qinghai provinces, which have 1492 glaciers (760.96 km²) and 1192 glaciers (836.85 km²), respectively. The Shule River basin contains the most glaciers in both area and volume. However, the Heihe River, the second largest inland river in China, has the minimum average glacier area. A comparison of glaciers from the SCGI and revised glacier inventory based on topographic maps and aerial photos taken from 1956 to 1983 indicate that all glaciers have receded, which is consistent with other mountain and plateau areas in western China. In the past half-century, the area and volume of glaciers decreased by 420.81 km² (–20.88%) and 21.63 km³ (–20.26%), respectively. Glaciers with areas <1.0 km² decreased the most in number and area recession. Due to glacier shrinkage, glaciers below 4000 m completely disappeared. Glacier changes in the Qilian Mountains presented a clear longitudinal zonality, i.e., the glaciers rapidly shrank in the east but slowly in the central-west. The primary cause of glacier recession was warming temperatures, which was slightly mitigated with increased precipitation.     

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。