2000—2019年新疆大型湖泊湖冰物候时空变化特征

湖冰物候变化特征是全球气候变化过程的重要指示器。通过长时间序列MODIS数据、Landsat数据提取的湖泊数据集,综合分析了2000—2019年新疆大型湖泊湖冰物候的变化特征。结果表明：（1） 近20 a新疆大型湖泊的开始冻结日呈现提前和推迟2种变化趋势,开始冻结日呈现推迟趋势的湖泊分别为博斯腾湖、赛里木湖、艾比湖、吉力湖、乌伦古湖、萨利吉勒干南库勒湖和鲸鱼湖,且大部分湖泊的开始冻结日推迟趋势在0.51~1.53 d·a^-1之间;开始冻结日呈现提前趋势的湖泊有3个,分别为阿牙克库木湖（变化趋势为-1.04 d·a^-1）、阿克赛钦湖（变化趋势为-0.41 d·a^-1）、阿其克库勒湖（-0.31 d·a^-1）。（2） 湖冰完全覆盖期是重要的湖冰参数,湖冰覆盖期的延长或者缩短能够直接表示区域气候变化过程,新疆大部分湖泊湖冰覆盖期表现为缩短趋势,其中分布在新疆中北部的艾比湖、吉力湖和博斯腾湖等湖泊的湖冰覆盖期缩短较为明显,变化趋势分别为-1.76 d·a^-1、-2.13 d·a^-1和-0.81 d·a^-1;冰完全覆盖期延长的湖泊有3个,分别为阿牙克库木湖、阿其克库勒湖和鲸鱼湖,变化趋势分别为3.51 d·a^-1、1.54 d·a^-1和1.37 d·a^-1,这些湖泊均匀分布在昆仑山高原北翼。（3） 新疆大型湖泊湖冰物候变化特征是受其自身条件（湖泊形态因子、湖泊面积等）及气候变化（气温、降水量等）等多种因素共同作用的结果。本研究探讨了气候变化环境下的新疆大型湖泊湖冰物候的冻融趋势及其变化模式,同时应用不同遥感数据和研究方法识别了湖冰,证实了MODIS数据反演湖冰物候的可行性。     

2000-2016年青海湖湖冰物候特征变化

湖冰物候特征是气候变化的灵敏指示器。基于2000-2016年青海湖边界矢量数据,结合Terra MODIS和Landsat TM/ETM+遥感影像及气象数据,利用RS和GIS技术综合分析青海湖湖冰物候特征变化及其对气候变化的响应。结果表明：① 青海湖开始冻结、完全冻结、开始消融和完全消融的时间分别为12月中旬、1月上旬、3月中下旬和3月下旬至4月上旬,平均封冻期和平均完全封冻期为88 d和77 d,平均湖冰存在期和平均消融期为108 d和10 d。② 近16年间青海湖湖冰物候特征各时间节点变化呈现较大的差异性。湖泊开始冻结日期相对变化较小,完全冻结日期呈先提前后推迟的波动趋势,开始消融日期呈先推迟后提前的波动趋势,完全消融日期在2012-2016年呈明显提前趋势。青海湖封冻期在2000-2005年和2010-2016年呈缩短趋势,但减少速率慢于青藏高原腹地的湖泊。③ 青海湖冻结和消融的空间模式相同,即湖冰形成较早的区域则消融较早,且前者持续时间（18~31 d）整体上大于后者（7~20 d）,二者相差约10 d。④ 冬半年负积温大小是影响青海湖封冻期的关键要素,但风速和降水对青海湖湖冰的形成和消融亦发挥着重要作用。     

应用AMSR-E 89GHz遥感数据反演北极多年冰密集度

被动微波辐射计AMSR-E在89GHz频段的空间分辨率几乎是其它低频段的2倍。到目前为止,已经有成熟的算法采用AMSR-E 89GHz频段的数据来反演整体海冰的密集度,而本文根据89GHz频段亮温数据针对一年冰、多年冰以及无冰水面的不同特性,提出了一种反演多年冰密集度的方法(AC)。计算了2007年北极的整体海冰和多年冰密集度,并与NASA TEAM算法(NT)的结果作了比较。对于整体海冰密集度,两种算法反演的结果基本一致。从日平均上来看,AC算法得到的整体海冰覆盖面积只比NT算法多25万km2。但是对于多年冰的反演结果,AC算法得到的结果比NT的结果要多出146万km2,冬季差别尤其大。造成这种差别的原因可能是AC算法对于北极表面气温的变化比较敏感。另外,AC算法计算得到2007年最大海冰覆盖面积为1400万km2,最小海冰覆盖面积为400万km2,这与其它研究结果一致。     

2000—2020年中亚大型湖泊湖冰物候时空变化

湖冰物候变化特征是区域气候变化的敏感指示器之一。近几十年来,由于全球变暖和人为活动的影响,中亚地区的气候发生了显著变化,准确监测湖冰物候对于了解中亚地区气候变化具有重要的科学意义。通过对中亚地区7个大型湖泊(卡拉库尔湖、巴尔喀什湖、咸海、阿拉湖、斋桑泊、查蒂尔-科尔湖以及马卡科尔湖,面积>100 km²)2000—2020年的长期地表反射率数据、气象数据以及湖泊资料的综合分析,利用GIS相关技术探讨其湖冰物候特征及其影响因素。结果表明：(1)中亚地区的湖泊在9月中旬至11月上旬期间开始结冰,11月底到12月底会完全封冻,湖泊平均冻结时间为35 d;湖冰在3月底至5月中开始消融,4月上至6月上会完全消融,湖泊平均消融时间为18 d。(2)2000—2020年中亚7个湖泊中有5个湖泊开始冻结日期呈现延后的趋势,平均延后速率为4.86 d·(10a)^-1,巴尔喀什湖开始冻结日期呈现提前趋势,提前率为1.44 d·(10a)^-1。完全消融日期呈现提前的趋势,平均提前率为2.90 d·(10a)^-1。7...     

1986—2017年呼伦湖湖冰物候特征变化

湖冰冰情物候特征是气候变化的敏感指示器之一。论文以呼伦湖为研究对象,基于MODIS、Landsat、GF-1、HJ-1等多源遥感影像及气象数据,利用RS和GIS技术综合分析了1986—2017年呼伦湖冰情物候特征及其对区域气候的响应。结果表明：① 呼伦湖年均开始冻结时间在10月下旬至11月上旬,从结冰开始到完全封冻的时间平均只有6.4 d;开始融冰时间在次年的4月上旬,消融期平均为32 d左右,到5月初或5月上旬湖冰完全融化。② 1986—2017年,在整个研究期呼伦湖完全封冻期呈现显著缩短趋势,平均缩短18.5 d;完全结冰时间有一定延迟现象,平均延后8.4 d;冰全部融化时间呈现提前趋势,平均提前了11.2 d。③ 湖冰冻结消融空间特征表现不同,冻结时先从湖岸形态较复杂地区结冰,然后由东岸向西岸迅速封冻,消融时先从湖泊西北岸开始,逐渐向东岸融化。④ 在影响因素方面,呼伦湖冰情特征主要受到区域气温、风速、风向等因素的影响。     

2000—2019年赛里木湖湖冰物候特征变化

基于MODIS影像、中国湖泊数据集及气象数据,综合分析了2000—2019年赛里木湖湖冰物候特征变化及影响因素.结果表明:(1)赛里木湖湖冰开始冻结和开始消融日期平均出现在11月2日和4月26日,湖冰完全封冻和完全消融日期平均出现在1月18日和5月17日,湖冰完全封冻期和湖冰冰期平均为99 d和196 d.(2)近20...     

2000—2019年北极多年冰时空变化分析

海冰是北极生态系统最重要的组成部分之一,同时也是北极气候变化的指示器。多年冰是海冰组成中最重要的部分之一,研究北极地区多年冰的时空变化能更深度地揭示极地气候的变化。本文基于美国国家冰雪数据中心(NSIDC)提供的海冰冰龄和冰厚数据,分析了2000—2019年北极多年冰范围和冰龄分布的时空变化特征以及冰厚和体积的时空变化特征。同时结合欧洲中期天气预报中心(ECMWF)提供的再分析数据,对多年冰变化开展归因分析。结果表明,研究期内北极多年冰主要分布在北极中心海域,占比65.6%。相较于2000年,2019年多年冰范围和5年及以上海冰比例呈明显缩减趋势,分别减小1.61×10⁶ km²和21%,其中楚科奇海和波弗特海海域减小速率最快。2011—2019年多年冰平均厚度是2.35±0.18 m,结冰期冰厚、体积增加量的年际间波动较大,融冰期的减小速率普遍大于结冰期的增加速率。在各类环境参量的相关性分析中,2 m空气温度、海表面温度与多年冰的变化有显著的负相关关系,相关系数分别为–0.78和–0.77。在全球变暖和“北极放大效应”影响下,未来北极海冰特...     

1982-2013年青藏高原植被物候变化及气象因素影响

根据NDVI3g数据,本文定义了18种植被物候指标研究植被物候变化情况。根据1:100万植被区划,把青藏高原划分为8个植被区分。对物候变化比较显著的区域,采用最高温度、最低温度、平均温度、降水、太阳辐射数据,运用偏最小二乘法回归（PLS）研究物候变化的气候成因。结果表明：① 青藏高原生长季初期物候指标,转折发生在1997-2000年,转折前初期物候指标平均提前2~3 d/10a;青藏高原末期物候指标转折发生在2004-2007年左右,生长季长度物候指标突变发生在2005年左右,转折前末期物候指标平均延迟1~2 d/10a、生长季长度平均延长1~2 d/10a;转折之后生长季初期物候指标推迟趋势的显著性水平仅为0.1,生长季末期物候指标、生长季长度指标趋势不显著。② 高寒草甸与高寒灌木草甸是青藏高原物候变化最剧烈的植被分区。高寒草甸区生长季长度的延长主要是由生长季初期物候指标提前导致的。高寒灌木草甸区生长季长度的延长主要是由于初期物候指标的提前,以及末期物候指标的推迟共同作用导致的。③ 采用PLS进一步分析气象因素对高寒草甸与高寒灌木草甸物候剧烈变化的影响。表明,温度对物候的影响占主导地位,两植被分区均显示上年秋季、冬初温度对生长季初期物候具有正的影响,该时段温度一方面会导致上年末期物候指标推迟,间接推迟生长季开始时间;另一方面高温不利用冬季休眠。除夏季外,其余月份最小温度对植被物候的影响与平均温度、最高温度的影响类似。降水对植被物候的影响不同月份波动较大,上年秋冬季节降水对初期物候指标具有负的影响,春初降水对初期物候指标具有正的影响。8月份限制植被生长季的主要因素是降水,此时降水与末期物候指标模型系数为正。太阳辐射对植被物候的影响主要在夏季与秋初。PLS方法在物候变化研究中具有较好的效果,本文研究结果将会对植被物候模型改进,提供有力的科学依据。     

2000-2010年中国不同地区人口密度变化及其影响因素

人口空间分布及其集疏变化是区域发展规划的重要科学基础之一。2000-2010年中国人口变化格局及其驱动因素有待进一步梳理。鉴于此,以分县为基本研究单元,利用2000年与2010年两次人口普查数据,首先根据人口密度变化将中国不同地区划分为快速增加、缓慢增加、缓慢降低和快速降低四个类型,并分析其空间格局与地域特征。在此基础上,选取11个自然与社会经济因素,利用偏最小二乘法 (PLS),对全国及四类地区的人口密度变化影响因素及其地域差异进行了定量分析。研究结果表明：① 相较于2000年,2010年全国超过60%的分县单元人口密度增加,平均增速为21人/km²,主要分布在城镇密集地区;不到40%的分县单元人口密度减少,平均降低13人/km²,主要分布在人口密集省份、老城区和边境地区;② 自然因素与社会经济因素对人口密度变化均有影响,但社会经济因素影响更大。高经济发展水平、医疗条件和通讯能力是人口密度增加的主要“拉力”,而地区内稠密的人口是人口密度降低的主要“推力”。上述结论基本理清了中国近10年来人口增减变化空间分布格局及其地域影响因素,可为未来人口发展和区域规划提供有益的借鉴。     

巴丹吉林沙漠典型湖冰冻结-消融的空间模式差异

利用多源遥感数据解译、野外考察、原位观测等方法,分析了巴丹吉林沙漠腹地湖泊群湖冰冻结-消融空间模式及其差异的主要影响因素.结果表明:该沙漠存在4种冻结-消融空间模式,湖冰自湖岸蔓延至湖心、冻结早的区域融化晚;湖冰自湖岸蔓延至湖心、冻结早的区域融化早;湖冰自湖泊一岸扩展至另一岸、冻结早的区域融化晚;湖冰自湖泊一岸扩展至另...     

纳木错流域近30年来湖泊-冰川变化对气候的响应

Based upon the 1970 aero-photo topographic map, and TM/ETM satellite images taken in 1991 and 2000, the authors artificially interpreted boundaries of lake and glaciers in Nam Co Catchment, and quantified lake-glacier area variations in different stages by "inte-grated method" with the support of GIS. Results show that from 1970 to 2000, lake area in-creased from 1942.34 km2 to 1979.79 km2 at a rate of 1.27 km2/a, while glacier area de-creased from 167.62 km2 to 141.88 km2 at a rate of 0.86 km2/a. The increasing rate of lake in 1991-2000 was 1.76 km2/a that was faster than 1.03 km2/a in 1970-1991, while in the same period of time, the shrinking rates of glaciers were 0.97 km2/a and 0.80 km2/a respectively.Important factors, relevant to lake and glacier response to the climate, such as air tempera-ture, precipitation, potential evapotranspiration and their values in warm and cold seasons,were discussed. The result suggests that temperature increasing is the main reason for the accelerated melting of glaciers. Lake expansion is mainly induced by the increase of the gla-cier melting water, increase of precipitation and obvious decrease of potential evapotranspi-ration. Precipitation, evaporation and their linkages with lake enlargement on regional scale need to be thoroughly studied under the background of global warming and glacier retreating.     

The response of lake-glacier variations to climate change in Nam Co Catchment, central Tibetan Plateau, during 1970–2000

Based upon the 1970 aero-photo topographic map, and TM/ETM satellite images taken in 1991 and 2000, the authors artificially interpreted boundaries of lake and glaciers in Nam Co Catchment, and quantified lake-glacier area variations in different stages by “inte-grated method” with the support of GIS. Results show that from 1970 to 2000, lake area in-creased from 1942.34 km2 to 1979.79 km2 at a rate of 1.27 km2/a, while glacier area de-creased from 167.62 km2 to 141.88 km2 at a rate of 0.86 km2/a. The increasing rate of lake in 1991–2000 was 1.76 km2/a that was faster than 1.03 km2/a in 1970–1991, while in the same period of time, the shrinking rates of glaciers were 0.97 km2/a and 0.80 km2/a respectively. Important factors, relevant to lake and glacier response to the climate, such as air tempera-ture, precipitation, potential evapotranspiration and their values in warm and cold seasons, were discussed. The result suggests that temperature increasing is the main reason for the accelerated melting of glaciers. Lake expansion is mainly induced by the increase of the gla-cier melting water, increase of precipitation and obvious decrease of potential evapotranspi-ration. Precipitation, evaporation and their linkages with lake enlargement on regional scale need to be thoroughly studied under the background of global warming and glacier retreating.     

1972-2012年青藏高原中南部内陆湖泊的水位变化

青藏高原的湖泊水位变化能够清晰的记录湖泊波动,分析近几十年来气候变暖背景下青藏高原典型湖泊水位的动态变化,对理解全球变化的区域响应特征和规律有重要意义。本文利用多源遥感数据,获取1972-2012年青藏高原南部地区5个典型湖泊的面积与水位序列,并分析了40年来湖泊水位的变化特征。研究结果表明,1972-2012年,普莫雍错,塔若错,扎日南木错水位呈上升趋势,分别上升了0.89 m、0.70 m、0.40 m;同期,佩枯错与玛旁雍错的水位呈下降趋势,分别下降了1.70 m、0.70 m。总体来看,五个湖泊在1990s-2012年的变化比1970s-1990s的变化更剧烈,从空间变化看,处于青藏高原边缘地带的佩枯错与玛旁雍错发生的变化呈现一致性,而位于中部地带的塔若错与扎日南木错的变化也呈现一致性。     

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。     

青藏高原不同时段气候变化的研究综述

综述了近年来通过冰芯、树轮、湖泊沉积等记录对青藏高原不同时段气候变化研究取得的成果．并特别着重于末次间冰期以来青藏高原的气候变化特征。在末次间冰期．青藏高原气候变化剧烈,降温迅速升温缓慢;末次冰期温度变化与格陵兰冰芯记录具有较好一致性,同时也具有高原的独特性;新仙女木事件发生时间与欧洲和格陵兰冰芯的记录基本一致;全新世总体比较温暖;近2000年来温度变化在波动中逐渐上升;近代温度有加速升高的趋势。总体上青藏高原各种尺度上的气候变化要早于我国其它地区．变化的幅度也较大。     

8.4 ka以来纳木错湖芯介形类组合的环境变化意义

对青藏高原中南部纳木错长332cm的NMLC1孔湖芯研究发现,沉积物的介形类动物群计有6属15种。介形类属种生态特征和组合变化分析表明这些介形类对环境条件具有敏感性,其组合能够很好地反映过去环境变化的特征。结果表明,8．4ka以来具有三个不同的环境变化时期：早期在8400～6800aBP,湖泊由浅向深发展,环境具有相对冷湿的特征：中期在6800～2500aBP,湖泊深度逐渐加大,环境经历了暖湿-冷湿-冷干的变化．其中由冷湿向冷干的转化奠定了纳木错现今环境条件的基础：晚期在2500--9aBP,湖泊深度继续增加,这个时期的较早阶段,继续保持了前一时期的冷干特点,但湖水盐度可能开始增加．较晚阶段的冷干化加剧,陆面流水的活跃性大大降低。研究发现,纳木错NMLC1钻孔介形类黑色壳体的高峰值与介形类的最大生产量相一致,并且与沉积水动力条件增强相适应．指示了这些黑壳的产生与介形类的大量繁殖处于同一阶段．并且主要为异地搬运为主。钻孔中出现大量Candona幼虫壳体．其原因可能与沉积环境的水动力条件迅速改变有关。     

1899—2011年青藏高原南部枪勇错沉积物磁性矿物的环境意义

重金属污染物因具有持久性和难降解性,严重影响生态系统健康。青藏高原湖泊远离人类污染区,是研究人类污染物远端效应的理想区域。基于定年数据,湖泊沉积物可以追踪近百年内的人类污染物变化趋势。环境磁学具有经济、快捷和无损耗的特点,被广泛证实可以有效指示重金属污染;但目前还缺乏对青藏高原湖泊沉积物中的相关环境磁学研究。为此,选取青藏高原南部枪勇错1899—2011年的沉积物,进行系统的环境磁学分析,探讨磁性矿物与重金属Hg的相关关系及环境指示意义。结果表明：1899—2011年磁性矿物的类型没有发生变化,可分为4类组分,其中：组分C1（赤铁矿）占比不断增多,C2（针铁矿）占比相应减少,C3和C4（磁铁矿）的占比基本保持不变。样品的饱和等温剩磁和低频磁化率与Hg含量相关性较低。然而C1组分与Hg含量呈现良好的正相关关系。本文认为在近百年全球和青藏高原气温不断增高的趋势下,枪勇错的主要补给——枪勇冰川融化加速,导致原来被冰川或冰尘封存的人类污染产生的Hg重新释放。在这个过程中,C1（赤铁矿）组分因表面积大而易于富集Hg,最终二者一同随融水进入到枪勇错。本研究表明,环境磁学可以应用于青藏高原南部湖泊的重金属研究,并为揭示Hg在青藏高原南部湖泊中的富集过程提供新的视角。     

A note on the lake level variations of Nam Co,south-central Tibetan Plateau from 2005 to 2019

Tibetan lake levels are sensitive to global change, and their variations have a large impact on the environment, local agriculture and animal husbandry practices. While many remote sensing data of Tibetan lake level changes have been reported, few are from in-situ measurements. This note presents the first in-situ lake level time series of the central Tibetan Plateau. Since 2005, daily lake level observations have been performed at Lake Nam Co, one of the largest on the Tibetan Plateau. The interannual lake level variations show an overall increasing trend from 2006 to 2014, a rapid decrease from 2014 to 2017, and a surge from 2017 to 2018. The annual average lake level of the hydrological year (May-April) rose 66 cm from 2006 to 2014, dropped 59 cm from 2014 to 2017, and increased 20 cm from 2017 to 2018, resulting in a net rise of 27 cm or an average rate of about 2 cm per year. Compared to the annual average lake level based on the calendar year, it is better to use the annual average lake level based on the hydrological year to determine the interannual lake level changes. As the lake level was stable in May, it is appropriate to compare May lake levels when examining interannual lake level changes with fewer data. Overall, remote sensing results agree well with the in-situ lake level observations; however, some significant deviations exist. In the comparable 2006-2009 period, the calendar-year average lake level observed in-situ rose by 10-11 cm per year, which is lower than the ICESat result of 18 cm per year.     

青藏高原不同时段气候变化的研究综述

1 Introduction The annual mean world temperature increased by about 0.6℃ from the late 1800s to the 1980s (Wang, 1994). The global environmental change is marked with “global warming” and its possible effects on the ecosystem as well as the production …     

青藏高原湖泊变化遥感监测及其对气候变化的响应研究进展

青藏高原位于中国西南部、亚洲中部,平均海拔高程大于4000 m,面积约300万km²,是“世界屋脊”,与周边地区一起常被称为地球的“第三极”。青藏高原分布着约1200个面积大于1 km²的湖泊,占中国湖泊数量与面积的一半;同时也是黄河、长江、恒河、印度河等大河的源头,被称为“亚洲水塔”。近几十年来,在全球变暖的背景下,青藏高原升温更加突出,其能量与水循环发生了显著变化,气候趋于暖湿化,冰川加速消融,湖面水位上升。湖泊是气候变化的重要指标,青藏高原湖泊分布密集、人为活动影响较小,多源遥感数据的广泛应用,为监测高原湖泊变化提供了难得的契机。本文依托国家自然科学基金青年项目“基于多源遥感的青藏高原内流区湖泊水量变化及水体相态转换研究(2000-2009年)”,主要研究进展为：初步查明了西藏高原的湖泊数量、面积及水位变化与时空格局,以及湖泊水量变化与水量平衡;探讨了湖泊变化对气候变化的响应。目前对青藏高原湖泊的变化及驱动因素虽有一些认识,但其定量的水量平衡及驱动机制还有待于进一步研究。这对了解世界第三极、一带一路国家和地区水资源状况与变化、生态文明和生态安全屏障建设具有重要的意义,同时也可为第三极国家公园的建立提供重要的科学基础。