近百年来中国冰川变化及其对气候变化的敏感性研究进展

冰川变化是气候变化的产物,也是气候变化的指示器.在全球变暖的背景下,近百年来我国冰川消融强烈,以退缩为主.本文对近百年来我国冰川末端退缩、物质平衡变化和冰川面积变化方面的研究成果进行了综合分析.从时间和空间两方面探讨了我国冰川变化对气候变化响应的敏感性.结果表明,我国冰川末端变化对气候变化的响应在时间上要滞后10～20年,冰川末端退缩、物质平衡变化和面积变化的幅度在青藏高原边缘和周边地区要大于高原内部,对气候变化响应的敏感性也由内部向边缘增强.最后指出了我国冰川变化研究中存在的主要问题及今后发展趋势.     

博格达峰地区冰川和积雪变化遥感监测及影响因素分析

20世纪以来,随着全球气候变暖加剧,冰川和积雪普遍退缩,严重影响到人类的生存和社会经济的可持续发展,这一问题在我国西北干旱区的博格达峰地区及其周边地区尤为突出。以博格达峰地区为例,利用1990—2016年Landsat 5与Landsat 8遥感影像,对比分析归一化积雪指数（NDSI）、归一化冰雪指数（NDSII）、归一化主成分雪指数（NDPCSI）和缨帽转换湿度指数（WET）在博格达峰地区监测冰川和积雪的能力,同时结合研究区周边气温、降水数据和研究区地形数据,探讨博格达峰地区冰川和积雪面积变化与区域地形、气候间的响应关系。结果表明：（1） WET相对于NDSII、NDSI和NDPCSI精度值更高,可以替代NDSI、NDSII监测博格达峰地区冰川和积雪面积。（2） 博格达峰地区冰川和积雪面积呈持续退缩的趋势。1990—2016年,冰川和积雪面积减少率约20.07%,且年退缩率不断增加。（3） 高程、坡度和坡向对冰川和积雪面积变化的影响较显著,山地阴影对其影响较弱,气温的升高是冰雪面积减少的主要因素。     

塔里木河流域冰川变化及其对水资源影响

在近一个世纪以来全球变暖趋势显著的背景下,1980年代中后期以来新疆等地区的降水、出山径流出现持续增加现象,冰川也呈加速萎缩状态。作者从区域冰川研究入手,研究在这种气候暖湿转变背景下,塔里木河流域冰川变化的响应及其影响。通过应用大比例尺地形图、高分辨率卫星遥感影像及航空摄影照片获得了塔里木河流域3000多条冰川1960年代初以来的变化,表明该流域近30多年来冰川呈总体萎缩状态,冰川退缩已给塔里木河流域水资源变化带来了明显的影响。     

贡嘎山地区全新世的冰川变化、气候变化与河谷阶地发育

本区冰川变化与河谷阶地发育关系密切，全新世初气候转暖，冰川逐步后退，形成第四级河流阶地（Ｔ４下部），全新世中期的高温期（７５００－４０００ａＢＰ）冰川强烈消融，形成第四级阶地（Ｔ４中上部）＜７４２０±９０ａＢＰ；全新世晚期气候转冷，新冰期可分出三次冰进：前观景台冰进＞３０８０±８０ａＢＰ，观景台冰进１５５０±８０－２３５０±６５ａＢＰ，海螺沟冰进９４０±８５－７８０±９０ａＢＰ，相应出现Ｔ３＞３０００ａＢＰ，Ｔ２１２００±７０－２１７０±６０ａＢＰ，Ｔ１９３０±７０ａＢＰ，现在小冰期最早出现在４００年前，有３次波动，相当于公元１６０３－１６５０；１７５１－１８００；１８５１－１９００；三次气候寒冷期。     

1990-2020年间念青唐古拉山中段北坡边坝地区冰川变化及气候响应

念青唐古拉山作为青藏高原东南缘重要山古冰川分布区,受季风影响,各区域冰川变化特征差异明显。论文通过Landsat TM/ETM+/OLI资料、ASRTMGDEM与气象数据,采用比值—阈值法、目视解译和VOLTA模型,结合实地考察,对1990—2020年间念青唐古拉山中段北坡边坝地区现代冰川进退状况、面积变化、冰储量变化以及冰川变化对气候变化响应特征进行研究。结果表明：① 1990—2020年5条冰川(玉贡拉冰川、玛拉波冰川、祥格拉冰川、孔嘎冰川、贡日—庚东冰川)末端高程逐渐升高,面积和冰储量分别减少30.38 km²和4.64 km³,总体缩减并呈现加速趋势。② 冰川冰储量减少0.14~1.92 km³,总体变化率为0.40%·a^-1。2020年上述5条冰川储量占1990年冰川储量的比例分别为0.70、0.99、0.98、0.91和0.82,显示出冰川规模越大,在短时间尺度的变化量越小。③ 气象数据分析显示,1990—2020年研究区冰川变化受气温升高主导,平均气温变化率为0.51 ℃。水热组合呈现温度升高—降水减少,且在最后10 a日益显著,预测未来冰川变化仍受气温控制并呈加速退缩趋势。④ 区域对比研究表明,念青唐古拉山冰川面积变化总体呈退缩状态,但各区域冰川变化特征差异明显。同时,不同研究方法对同一冰川区冰储量模拟结果相差较大,相对误差范围为34.45%~115.49%,精确的冰储量可对比研究方法仍有待进一步研究。     

1990—2020年朋曲流域冰川变化及其对气候变化的响应

基于Landsat系列影像、数字高程模型(DEM)等资料,采用遥感图像处理及目视解译方法,提取了朋曲流域1990—2020年冰川边界信息,研究了近30 a来朋曲流域冰川面积的分布、变化及其与气候变化的响应关系.结果表明:(1)1990—2020年研究区冰川面积持续缩小,冰川面积的退缩率为1.52％·a-1,对比不同时段...     

1959-2008年新疆阿尔泰山友谊峰地区冰川变化特征

 利用1959年地形图、2008年ASTER数字遥感影像及数字高程模型,在地理信息系统技术支持下分析了新疆阿尔泰山友谊峰地区冰川的变化特征。研究表明：1959-2008年该区冰川整体呈萎缩趋势,且变化幅度相对较大。相对于1959年,2008年冰川面积和数量分别变化-32.5%和-27.9%。其中,小于1 km2的冰川面积平均变化率为-66.7%,面积小于0.5 km2的冰川面积变化率大于-70%,面积大于1 km2以上的冰川面积变化率为-35.0%,1~5 km2的冰川面积变化率为-27.9%。冰川末端平均后退253 m,末端退缩比例为-18.3%,且南坡冰川末端变化率大于北坡。分析发现,研究区冰川面积亏损较大主要缘于该区小冰川分布数量较多（面积小于1 km2的冰川数量达75%),对气候变化的响应较为敏感。     

1990-2015年喜马拉雅山东段中国和不丹边境地区冰川变化研究

利用Landsat影像,EDM影像等数据资料,使用遥感图像处理及目视解译方法提取了喜马拉雅山东段中国与不丹边境地区冰川从1990—2015年4期边界,研究其与气温降水变化关系,并选取特定冰川,对其表面流速进行估算。研究表明：1990—2015年,该地区冰川退缩速率达0.43%·a^-1,并且冰川年退缩率逐渐增大,表明冰川消融速度逐渐加快。该时段内,气温呈现明显上升趋势,导致了冰川的快速消融。通过对冰川表面流速的估算,得出中国与不丹边境地区研究选取的冰前湖对冰川流速具有促进作用,加速冰川消融。     

1959年来中国天山冰川资源时空变化

基于两期冰川编目数据与气象数据,对天山1959年来冰川资源的时空变化特征进行研究。研究发现：① 天山地区现有冰川7934条,面积7179.77 km²,冰储量756.48 km³。冰川数量以面积< 1 km²的冰川居多,面积以1~10 km²和≥ 20 km²的冰川为主,冰川集中分布在海拔3800~4800 m之间。② 在四级流域中,阿克苏河流域冰川面积最大为1721.75 km²,面积最小的是伊吾河流域,为56.03 km²。在各市（州）中,阿克苏地区冰川资源量最多,其面积和储量分别占天山总量的43.28%和68.85%;冰川资源量最少的市（州）是吐鲁番地区,面积和储量仅占天山总量的0.23%和0.07%。③ 1959年来,天山地区冰川面积减少了1619.82 km²（-18.41%）,储量亏损了104.78 km³（-12.16%）,其中数量以< 1 km²的冰川减少最多,面积减少以< 5 km²的冰川最为严重。④ 冰川变化呈现明显的区域差异,变化速度最快的是天山东段博格达北坡流域,变化最慢的是中部的渭干河流域。初步分析认为夏季气温显著上升带来的消融大于年内降水带来的积累是天山冰川退缩的主要原因。     

近50年来中国天山冰川面积变化对气候的响应

基于1960 年以来中国天山各流域冰川面积变化的统计分析,系统地研究了中国天山冰川面积变化对气候的响应情况。结果表明,近50 年来中国天山冰川的面积缩小了11.5%,对研究时段统一化后发现面积年均退缩率为0.31% a^-1。各流域冰川面积退缩速度存在一定差异,但冰川加速消融趋势明显。天山地区14 个气象站的气温与降水量倾向率平均值分别为0.34 ^oC·(10 a)^-1与11 mm·(10 a)^-1,气温在干季增幅大而在湿季增幅略小,降水量在干季增长缓慢而在湿季增长显著,这样的气候变化趋势有助于天山冰川的退缩。     

Vulnerability of glacier change in the Tianshan Mountains region of China

The glacier is a crucial freshwater resource in arid and semiarid regions,and the vulnerability of the glacier change is intimately linked to regional ecological services and so-cio-economic sustainability.Taking the Tianshan Mountains region in China as an example,a basic framework for studying the vulnerability of glacier change was constructed so as to address factors such as physical geography,population status,socio-economic level,agri-cultural development,and social services.The framework was based on key dimensions,that is,exposure,sensitivity,and adaptability,and this constituted a targeted evaluation index system.We examined the spatial structure and spatial autocorrelation of the glacier change vulnerability using ArcGIS and GeoDa software.The influence and interaction of natural,so-cial,economic,population and other factors on glacier change adaptability was examined using the GeoDetector model.The results suggested the following:(1) The vulnerability level decreased from the western region to the eastern region with significant differences between the two regions.The eastern region had the lowest vulnerability,followed by the central re-gion,and then western region which had the highest vulnerability.(2) Significant positive and negative correlations were found between exposure,sensitivity,and adaptability,indicating that the areas with high exposure and high sensitivity to glacier change tended to have a low adaptive capacity,which led to high vulnerability,and vice versa.(3) The spatial heterogeneity regarding the ability to cope with glacier change reflected the combined effects of the natural,social,economic,and demographic factors.Among them,factors such as the production value of secondary and tertiary industries,the urban population,urban fixed-asset investment,and the number of employees played major roles regarding the spatial heterogeneity of glacier change.     

中国天山冰川变化脆弱性研究

冰川是重要的淡水资源,对社会经济发展和生态环境影响显著,而其变化的脆弱性也关乎区域生态服务和经济可持续发展。本文以中国天山为例,基于脆弱性的暴露度、敏感性、适应能力构建涵盖自然地理特征、人口状况、社会经济水平、农业发展和社会服务等因素的冰川变化脆弱性框架,并以此针对性构建评价指标体系,探析天山冰川变化脆弱性的空间特征,采用地理探测器模型探讨自然、社会、经济和人口等因素对冰川变化适应能力的影响及交互作用。结果表明：① 脆弱性等级由西部地区向东部地区呈降低趋势,且水平差异显著。天山东部地区脆弱性最低、中部地区次之、西部地区较高。② 暴露度、敏感性和适应能力在空间上分别存在明显正相关与负相关,表明区域范围内冰川变化具有高暴露、高敏感地区往往适应能力较低,进而导致脆弱性较高;反之,脆弱性较低。③ 天山应对冰川变化能力的空间异质性是自然、社会、经济和人口因素共同作用的结果。其中,第二、三产业产值、城镇人口数、城镇固定资产投资与年末单位从业人员等因素具有主导作用。     

1960年以来中国天山冰川面积及气候变化

Based on the statistics of glacier area variation measured in the Chinese Tianshan Mountains since 1960,the response of glacier area variation to climate change is discussed systematically.As a result,the total area of the glaciers has been reduced by 11.5% in the past 50 years,which is a weighted percentage according to the glacier area variations of 10 drainage basins separated by the Glacier Inventory of China (GIC).The annual percentage of area changes (APAC) of glaciers in the Chinese Tianshan Mountains is 0.31% after the standardization of the study period.The APAC varies widely for different drainage basins,but the glaciers are in a state of rapid retreat,generally.According to the 14 meteorological sta-tions in the Chinese Tianshan Mountains,both the temperature and precipitation display a marked increasing tendency from 1960 to 2009 at a rate of 0.34℃·(10a)-1 and 11 mm·(10a) -1,respectively.The temperature in the dry seasons (from November to March) increases rapidly at a rate of 0.46℃·(10a)-1,but the precipitation grows slowly at 2.3 mm·(10a)-1.While the temperature in the wet seasons (from April to October) grows at a rate of 0.25℃·(10a)-1,but the precipitation increases at 8.7 mm·(10a)-1.The annual and seasonal climatic trends ac-celerate the retreat of glaciers.     

中国季风温冰川区近代气候变化与冰川动态

通过对中国季风温冰川区的气候实测资料、冰芯记录、树木年轮指数和冰川进退记载等多种指标的综合分析,较详细地研究了400年以来本区气候与冰川变化。自17~19世纪小冰期的两个寒冷阶段以后,中国季风温冰川分布区气温普遍波动上升,与全球变暖的大背景一致, 大部分冰川正在后退,但降水量变化则比较复杂,达索普冰芯记录证明,本区西部的喜马拉雅山地区降水量表现为下降的趋势,与气温变化相反,而东部的横断山等地的降水则表现为上升的趋势,与气温变化同步,这主要是不同来源大气环流影响的结果。研究区主要盛行来源于印度洋的西南季风,此外,其东部还受来源于西太平洋东南季风的影响,西部受西风环流南支的影响,造成中国季风温冰川区东西部不均匀的降水分布和变化趋势。小冰期以后,我国的季风温冰川对气候变暖反应敏感,绝大部分冰川持续后退。20世纪80年代以来,后退速度加剧, 但后退幅度和规模因地而异。     

中亚天山山区冰雪变化及其对区域水资源的影响

冰川和积雪是构成山区固体水库的主体,对区域水资源稳定性具有调节功能,但深受气候变化的影响。以中亚天山为研究区域,基于长时间序列的观测数据,分别从冰川、积雪、水储量、径流等方面进行分析,并选取阿克苏河、开都河及乌鲁木齐河3个典型流域,研究天山山区冰雪变化对流域水资源的影响。结果表明：① 冰川退缩速率与面积的函数关系为f（x） = -0.53×x^-0.15 （R² = 0.42,RMSE = 0.086）,说明小型冰川对气候变化的响应更为敏感。同时,中低海拔区域的冰川退缩速率大于高海拔区域;② 2003-2015年天山山区水储量的递减速率为-0.7±1.53 cm/a,天山中部区域的递减速率最大,这一结果与该区域冰川急剧退缩相吻合;③ 近半个多世纪以来,冰雪融水径流增加是这3个典型流域径流量增加的主要原因,其中阿克苏河增幅最大（达0.4×10⁸ m³/a）。但自20世纪90年代中期以来,3个流域的径流量都呈减少趋势,与流域内冰川面积减少、厚度变薄及平衡线海拔升高的关系密切。研究结果揭示了气候变化驱动下的山区固态水体储量变化对流域水资源的影响机制,以期为流域水资源管理提供有价值的决策参考。     

Remote sensing detection of glacier changes in Tianshan Mountains for the past 40 years

Both marginal fluctuation and areal change were used to detect the accurate dynamics of glacier change in the study area using Landsat MSS, ETM, SPOT HRV and topographic maps based on GIS. From 1963 to 1977, four of eight glaciers advanced, two of them retreated and another two kept stable, the glacier advanced generally. From 1977 to 1986, four of eight glaciers retreated and the others kept stable, but the retreated glaciers were those which advanced from 1963 to 1977. From 1986 to 2000, seven of eight glaciers retreated and only one glacier kept stable, the retreating velocity was 10-15 m/a. Glacier recession in this period became very fast and universal. From 1963 to 2000, the area of glaciers decreased from 5479.0 ha to 4795.4 ha, up to 12.5%. It is alarming that most of glacier retreats happened from 1986 to 2000. This was very consistent with change process of summer mean temperature in this region and global warming beginning in the 1980s.     

近40年天山冰川变化的遥感监测

Both marginal fluctuation and areal change were used to detect the accurate dynamics of glacier change in the study area using Landsat MSS, ETM, SPOT HRV and topographic maps based on GIS. From 1963 to 1977, four of eight glaciers advanced, two of them retreated and another two kept stable, the glacier advanced generally. From 1977 to 1986, four of eight glaciers retreated and the others kept stable, but the retreated glaciers were those which advanced from 1963 to 1977. From 1986 to 2000, seven of eight glaciers retreated and only one glacier kept stable, the retreating velocity was 10-15 m/a. Glacier recession in this period became very fast and universal. From 1963 to 2000, the area of glaciers decreased from 5479.0 ha to 4795.4 ha, up to 12.5%. It is alarming that most of glacier retreats happened from 1986 to 2000. This was very consistent with change process of summer mean temperature in this region and global warming beginning in the 1980s.