一种基于MODIS积雪产品的雪线高度提取方法

冰川雪线高度的遥感提取对冰川物质平衡研究具有重要意义。提出一种基于晴空环境下积雪覆盖频率的雪线高度提取方法。使用MOD10A1积雪产品中的像元积雪面积比例数据,提取了2000/2001-2014/2015年间高亚洲地区冰川消融期末雪线高度。使用实测的冰川年物质平衡资料和气象格网数据对提取的雪线高度变化的可信度进行分析。研究表明：近15 a高亚洲雪线高度变化及趋势具有明显的东西差异,雪线高度变化幅度自青藏高原内部地区向四周呈增加趋势,西部大于东部。提取的冰川雪线高度变化与观测的年物质平衡序列具有很高的相关性,对物质平衡波动的平均解释率可高达75%;与气象要素（气温、降水）的年际变化的相关性也较高,约61.58%的格网冰川雪线高度变化可以由夏季气温和季节降水解释。而高亚洲各分区冰川雪线高度的波动规律也与大气环流背景分布一致。因此提取的雪线高度变化具有冰川学意义,可以进一步应用于冰川物质平衡估算及模拟研究中。     

黄河上游阿尼玛卿山区冰川波动与气候变化

以黄河上游阿尼玛卿山的冰川为研究对象, 通过应用航空相片、卫星遥感影像、地形图和数字高程模型(DEM), 分析了末次冰盛期、小冰期、自1966年及2000年的冰川范围及变化情况. 结果表明, 末次冰盛期的冰川范围是现代冰川的3.1倍; 小冰期以来, 冰川已经开始退缩, 尤其在1966-2000年期间退缩有加速趋势. 介绍了一种提取冰川雪线高度的方法, 并根据现代气候数据, 探讨了研究时段雪线高度上的夏季平均气温变化趋势. 结果表明, 末次冰盛期时, 雪线下降了420 m左右, 相应的夏季平均气温比现代低1.9 ℃, 小冰期盛时夏季平均气温比现代低0.6 ℃.     

祁连山区1997-2004年积雪面积和雪线高度变化分析

利用1997-2004年5～8月的NOAA-AVHRR和EOS-MODIS卫星资料、周遍气象台站气象数据、人工增雨雪等相关资料,对河西内陆河流域上游的祁连山区积雪、冰川的光谱特征进行了判识,并分析了积雪面积和雪线高度变化.结果表明:6～8月祁连山西、中、东部的积雪面积都呈下降趋势,5月积雪面积有所升高;雪线高度处的气温在5月为降低趋势,6月和8月略有升高,7月升高最快;5～8月随时间的变化,祁连山区累计降水量都呈现出不同程度的增加;祁连山西、中部积雪面积和雪线高度随降水和气温的变化有明显的响应,并且中部较西部明显.人工增雪作业对祁连山雪消融具有缓冲作用.     

祁连山区冰川演变特征及对气候变化的响应——以苏干湖流域为例

冰川是西北干旱地区河流补给的重要来源,近几十年来,受气候变化影响,西北内陆河冰川面积退缩强烈,对流域水资源产生重大影响。利用1989-2013年的TM/ETM+遥感影像资料,通过波段比值阈值法结合GIS技术,提取了祁连山区苏干湖流域共计17期冰川边界数据,分析了冰川规模的变化规律,并结合气象资料研究了冰川区夏季气温和前期降水与冰川面积变化的响应关系,同时进行了相关性分析。结果表明：1989-2013年冰川面积呈持续退缩趋势,缩减速率为-3.01 km²·a^-1,年平均面积退缩率为-0.87%,冰川面积由快速缩减变为略微消融。其中,1989-2000年冰川面积急剧退缩,缩减速率达到-4.49 km²·a^-1,2000年后冰川面积有较小的减少趋势,缩减速率为-0.09 km²·a^-1。分析认为,升温幅度的增大是导致20世纪90年代以来苏干湖流域冰川退缩加剧的根本原因,而冰川面积对于降水量的变化并不敏感,建立了冰川区7-8月平均气温与冰川面积的回归关系式。     

长白山现代理论雪线和古雪线高度

根据冰川地貌和地形特征、岩性、冰川沉积物的风化程度以及OSL测年结果,认为长白山地区发育两期冰川作用,即末次冰盛期和晚冰期,测年结果分别为20.0±2.1ka和11.3±1.2ka。根据平衡线（ELA）处6～8月多年平均气温（T）和年降水量（P）的关系,计算长白山现代理论雪线高度为3380±100m。通过积累区面积比率AAR（accumulation-arearatio）、冰川末端到山顶高度TSAM（the terminal to summit altitudinal）,冰川末端至分水岭平均高度Hofer（the terminal to average elevation of the catchment area）、末端至冰斗后壁比率THAR（toe-to headwall altitude ratios）、冰斗底部高程CF（cirque-floor altitudes method）、侧碛堤最大高度法MELM（maximum elevation of lateral moraines）等方法计算该区末次冰盛期雪线高度为2250～2383m,平均值2320±20m。考虑到末次冰盛期后地壳上升20m,当时雪线的实际高度为2300±20m,冰盛期的雪线降低值为10⁸0±100m。晚冰期北坡和西坡的雪线高度分别为2490m和2440m,平均值2465m,考虑新构造运动后的雪线实际高度2454m,降低值926±100m。长白山新构造运动（LGM上升约20m,晚冰期上升约11m）在末次冰盛期以来对冰川发育的影响不明显。     

青藏高原东南部海洋型冰川物质平衡研究进展北大核心CSCD

青藏东南部海洋型冰川具有独特的气候敏感性,普遍呈现加速退缩趋势,这不仅影响区域水资源安全,而且伴生了相应的冰川灾害,是当前青藏高原冰冻圈变化研究的热点区域之一。本文对海洋型冰川物质平衡时空变化特征进行了综述,2000年以来冰川总体处于物质亏损状态,其平均物质平衡介于-0.66~-0.61m w.e.·a^(-1)之间;同时总结了海洋型冰川物质加速变化的驱动因素以及新特征。当前海洋型冰川物质平衡变化研究受观测数据缺乏和模型模拟不确定性等问题限制,尤其现有模型对冰面裂隙增多与扩张、冰崖-冰面湖-表碛相互作用、冰内冰下过程、冰崩、末端冰湖水-冰相互作用等过程的描述过于简化或基本缺失,其机理及影响仍存在较大的不确定性。未来需加强海洋型冰川物质平衡的综合监测,基于多数据和多方法的集成研究提高模型对冰川物质平衡多物理过程的耦合与模拟能力,为开展海洋型冰川物质变化的区域水资源效应和致灾效应研究奠定基础。     

气候变化对乌鲁木齐河流域水资源的影响

分析了乌鲁木齐河流域近40 a来的气候变化及其气候要素与冰川融水、降水径流的关系.结果表明:高山冰川区融水径流的变化主要受气温变化影响,冰川区夏季6~8月累积气温每增加0.5℃,流域37.95 km2冰川产生的融水量将增加3.3514×106m3;近期气温再升高0.5℃,冰川融水年平均径流量将达到35×106m3.降水对中高山径流的影响较大,每增加20 mm降水量,降雨径流量增加8.9×106m3,40 a来其变化呈略增加趋势,年平均增加量为0.4095×106m3,与冰川融水增加量相当;降水与冰川融水径流量增加百分率相比,增加幅度较小.最后提出了减少污染,增加植被覆盖面积等应对气候变化对水资源影响的措施.     

天山南坡台兰河流域冰川物质平衡变化及其对径流的影响

应用控制流域的径流及相关降水资料,通过模型重建了台兰河流域平均冰川物质平衡序列.结果显示,1957—2000年流域冰川平均年物质平衡为-287mm,累计冰川物质平衡-12.6m;44a来由于气温升温引起的冰川净消融相当于每年补给河流径流1.24×10⁸m³,占河流年径流量的15%.1982年以后,流域冰川物质平衡一直呈负平衡,1957—1981年平均物质平衡为-168mm·a^-1,1982—2000年平均为-445mm·a^-1.随着气候由暖干向暖湿转型,降水量增加,但冰川对气温的敏感性更大,冰川消融加快,冰川融水量持续增加.气温和降水量的变化与北大西洋涛动和北极涛动变化一致,其突变年份都在1986—1988年左右.     

白马雪山冰川槽谷发育的形态特征及其影响因素探讨

白马雪山地处横断山脉腹地,对于重建西南季风影响区的环境变迁以及探讨冰川作用特点具有重要科学意义.这里保留着典型的晚第四纪冰川侵蚀地貌,其中冰川槽谷发育特征明显.本文运用抛物线形态参数、梯级宽深比、形态比率等定量分析冰川槽谷的研究方法,对保存在白马雪山主峰扎拉雀尼(5429m)东北坡的两条简单冰川槽谷的形态特征进行分析.采用7个典型剖面的形态特征参数与其他地区对比,探讨冰川槽谷发育的可能影响因素如水热条件、冰川性质、冰川规模、岩性特点、冰川作用时间等.结果显示:白马雪山冰川槽谷抛物线形态参数b值为1.779,明显小于冰川性质相同的螺髻山(1.835),主要是由于区域降水条件的不同所造成的差异,而与冰川性质不同天山乌鲁木齐河源区(1.825)冰川槽谷的形态特征的差异,可能与冰川规模、作用时间以及岩性条件密切相关;梯级宽深比中槽谷形态参数沿程变化可以反映冰川流动过程中的动力变化,梯级宽深比中的形态参数Af和Bf值最大处对应的谷肩位置接近雪线位置.根据槽谷谷肩的位置确定末次冰期早期/中期的雪线高度为4140m,这与用地貌法如冰斗底部高程法、侧碛堤最大高度法和冰川末端至冰斗后壁最大高度法等综合确定的雪线高度4092m基本一致.因此,在冰川槽谷发育的冰川作用区,用槽谷谷肩的海拔高度估算雪线高度可以成为一种比较可靠的确定古雪线方法;白马雪山的冰川槽谷形态参数b-FR的特征表明,即使是海洋性冰川作用区也不符合Hiran和Aniya提出的山地冰川模式,但运用b-FR相关关系可以很好的反映冰川的侵蚀过程.白马雪山地区冰川侧蚀作用导致槽谷坡降值较小,底部较平坦宽阔,呈现出相对完整的U型形态.此外,用形态比率FR值也可以验证雪线的位置高度.     

龙门山古冰川作用

汶川地震中央区域龙门山主山九顶山海拔4 984 m,山脊北坡有三处成排分布不少规模较小的冰斗-冰川谷地形,恢复当时雪线高度在4 100 m高度。根据其形态保存程度、古今雪线高度差等情况判断,应当是2阶段冰川作用遗存。据气温和降水资料,现在九顶山雪线高度在5 000 m,刚好超出九顶山顶部。故而九顶山3 800 m以上目前处于冰缘环境,石冰川、石环、融冻泥流等冰缘现象比较突出。九顶山不存在更老的冰川作用及其地貌遗存,是青藏高原以东5 000 m上下的高山只是在末次冰期时抬升跨越冰期雪线而发育冰川这一新观点的又一证据,也是青藏高原第四纪晚期剧烈抬升的又一证据。     

近期小冬克玛底冰川物质平衡变化及其影响因素分析

冰川物质平衡是反映冰川状况最为直接、 可靠的参数.基于2008-2012年小冬克玛底冰川花杆和雪坑实测的物质平衡资料以及相关的气象资料, 获取了小冬克玛底冰川物质平衡数据并对其影响因素进行了分析.结果表明: 2009-2012年冰川末端共退缩19.7 m, 年均退缩量为4.9 m, 是1990年代中末期的2.3倍; 平衡线高度为5 720 m, 相比1990年代初的海拔5 600 m上升了120 m.与1995年相比, 冰川面积减少了0.095 km², 末端海拔从5 380 m上升到5 420 m. 2008-2012年小冬克玛底冰川物质平衡总量为-1 584 mm w.e., 相当于冰川整体减薄1.76 m. 2009/2010年度物质平衡量为-996 mm w.e., 是小冬克玛底冰川有观测记录以来的最大负平衡值, 夏季平均气温偏高和青藏公路维修导致表面反照率急剧降低是主要原因.对影响冰川物质平衡的因素分析结果表明, 气温特别是夏季气温和净辐射是小冬克玛底冰川物质变化的主要影响因素.     

喜马拉雅山珠峰绒布冰川流域径流模拟

基于2009年5-10月喜马拉雅山北坡珠峰绒布冰川流域实测水文气象数据、 50 m分辨率DEM和中国第一次冰川编目资料, 在HYCYMODEL水文模型中加入冰川消融子模块, 模拟了绒布冰川流域径流过程.冰川消融子模块以海拔5 180 m基站的实测日气温、 日降水作为模型输入, 把气温、 降水插值到该流域40个高程带中, 分别计算各高程带的冰川消融和裸地蒸发, 并考虑液态降水对冰面的加热作用.野外气象观测表明: 2009年5-10月流域海拔5 180~5 750 m内, 月气温递减率在0.63~0.73 ℃·(100m)^-1之间, 均值为0.70 ℃·(100m)^-1; 同期降水观测显示, 海拔5 180 m以下降水梯度为-7.3 mm·(100m)^-1, 该高度之上降水梯度为22 mm·(100m)^-1. HYCYMODEL水文模型的敏感性检验表明, 该流域径流变化主要受气温影响, 降水变化引起的径流变化较小, 气温和降水变化对流域径流的影响是非线性的.     

利用雪层层位跟踪法研究暖型成冰作用的年限——以乌鲁木齐河源1号冰川为例

降雪通过冷型或暖型成冰作用转化为冰川冰,中国冰川以暖型成冰作用为主.利用在雪层中插置竹板,通过竹板进行层位跟踪的方法,历时24个月连续观测,研究了1号冰川积累区(海拔4130m)降雪演化为粒雪冰的时间问题.结果表明:夏季,新雪转化为细粒雪约需要7 d,细粒雪转化为粗粒雪约20 d到3个月;同样的转化在冬季分别需要约2.5个月和2~4.5个月.粗粒雪转化成粒雪冰的时间大约40个月.由此得到该处新雪演化为粒雪冰历时约41~47个月.8~9月为雪粒演化的主要成冰期.不同层位雪层的密实成冰速率因粒雪性质和密度的不同而有很大差别,融水是影响成冰时间及成冰量的重要因素.     

乌鲁木齐河源1号冰川积累区表面雪层演化成冰过程的观测研究

根据天山乌鲁木齐河源1号冰川积累区海拔4 130 m处28个月,每周1次的连续雪层剖面观测,分析研究了雪层厚度、雪层中的污化层、冰片和各种粒雪随时间的演变过程.结果表明:雪层中各种要素的演变受水热条件的影响而呈现明显的季节特征.根据温度、融水渗浸程度及雪层剖面的变化程度,我们将其分成冬季稳定期、夏季剧变期和春秋季波动期分别进行了分析.此外,还对雪层年限与年成冰量等进行了专门讨论.     

梅里雪山明永冰川的特征与变化

梅里雪山主峰卡格薄峰海拔６７４０ｍ,位于怒江与澜沧江之间,是尚未被人类征服的神秘高峰之一。位于卡格薄峰东坡的明永冰川,长１１．７ｋｍ,冰川末端海拔２６６０ｍ,是目前横断山区第二条较长的冰川。这是一条横断山区海拔最低的季风海洋性冰川,其冰舌上部运动速度可达５３３ｍ／ａ。１９７１￣１９８２和１９９８年冰川均处于前进状态。     

天山南坡科其卡尔巴契冰川度日因子变化特征研究

度日模型是估算冰川消融的一种简单而有效的方法.根据科其卡尔巴契冰川2003年的观测资料,分析了该冰川度日因子的空间变化规律及其影响因素.研究表明:各高度上的度日因子,介于2.0～9.7mm·℃^-1·d^-1之间变化,平均值为5.7mm·℃^-1·d^-1,与青藏高原各冰川及其它地区冰川相比较小;随着海拔的增高,度日因子随之递增;随平均气温的升高而随之递减.由于冰面状况复杂,度日因子变化幅度较大,裸冰区的度日因子明显大于表碛覆盖区.人为测量误差、反照率、地形等对度日因子的影响也不容忽视.     

天山南坡科契卡尔巴西冰川物质平衡初步研究

基于2003—2005年考察期间观测的气温与降水资料,运用度日物质平衡模型模拟了天山南坡科契卡尔巴西冰川近期的物质平衡变化状况.结果表明:度日物质平衡模型模拟的冰川物质平衡值与实测值的变化趋势基本一致,模型模拟结果较为理想;2003/2004年度和2004/2005年度两个物质平衡年的平均物质平衡值分别为-494和-384 mm,平衡线高度(ELA)比20世纪70年升高了300 m左右.由此可见,在由暖干向暖湿转型的气候背景下,尽管降水增加显著,但强烈的升温导致科契卡尔巴西冰川处于强烈的物质亏损状态.     

天山东部冰川雪坑离子浓度特征的对比研究——以奎屯河哈希勒根51号冰川和哈密庙尔沟平顶冰川为例

对2004年获取的天山奎屯河哈希勒根51号冰川1个雪坑和哈密庙尔沟平顶冰川4个雪坑的离子浓度特征进行了研究,结果表明:Ca2 、NO3-和SO24-是哈密庙尔沟平顶冰川雪坑雪层和积累区雪坑底部冰中的主要离子(尤其是Ca2 ),其雪层中的主要阳离子关系可在底部冰中得以较好的反映,但雪层中各离子浓度与海拔的相关性不明显,可能与海拔的跨度较小和挖取的雪坑较疏有关;雪坑底部冰中的离子浓度与海拔间明显的相关性说明淋融作用随着海拔升高、气温降低而逐渐减弱。SO24-和Ca2 是奎屯河哈希勒根51号冰川雪坑中的主要离子(尤其是SO42-),其雪坑离子化学特征与哈密庙尔沟平顶冰川差别较大,可能与哈密庙尔沟平顶冰川处于塔克拉玛干沙漠、古尔班通古特沙漠和鄯善沙漠的下风向相关,还可能与雪层内淋融作用的强弱和沉积通量的高程效应有关。哈密庙尔沟平顶冰川积累区雪坑中NH4 、NO3-和K 的Cs/Ci较Ca2 、Mg2 和Na 要大,奎屯河哈希勒根51号冰川Na 和NH4 的"雪冰比"较Cl-、SO42-、Mg2 和Ca2 要大,说明这两条冰川雪坑中的Ca2 和Mg2 信号较其它离子可能更易于在冰芯记录中保存下来,为冰芯研究和古气候记录的恢复提供了保障。     

Precipitation conditions for the development of the present glaciers on the Norhtern Slope of Karakorum

Many of the present glaciers were perfectly developed on the northern slope of the Karakorum mountains. Different explanations of the material foundation of the glaciers’ development are given owing to limitation of the data measured. This paper analyses the changes of precipitation with altitude and the relation between precipitation and glacier distribution. The study shows that precipitation increases rapidly with altitude from the valley floor at about 4000 m asl, which results in higher precipitation in the firn area. Annual accumulation at equilibrium line comes up to 800 to 900 mm in the head of the Yarkant valley and 1500 to 2000 mm around Qogir area.