天山冰川储量变化和面积变化关系分析研究

冰川储量的变化对海平面和区域水资源、生态环境以及社会经济等有重要影响,但是对大量冰川的储量变化很难通过实地观测获得。基于天山9条监测冰川储量变化的估算结果,通过统计分析,探讨冰川储量变化和面积变化的相互关系,以期通过测定冰川面积变化来估算冰川储量变化。结果表明:冰川储量变化与面积变化具有线性关系,其决定系数为0.67~0.70。加入其他山区冰川样本以后,决定系数并没有提高。其原因在于,一方面对冰川变化监测和冰川储量估算存在误差;另一方面,不同的冰川区由于冰川的类型、规模及区域气候特征的差异,冰川变化对气候变化响应的敏感程度不同。因此,未来不仅需要更多更准确的冰川储量估算,还需要按冰川形态类型和区域分别研究。

1976-2016年普若岗日冰川和流域湖泊变化及其对气候变化的响应

基于藏北地区普若岗日冰川1976-2016年多时相Landsat系列卫星影像数据,以及气温、降水量数据,采用ARCGIS空间分析、线性趋势分析、相关分析等方法,研究了普若岗日冰川和流域湖泊面积变化及其对气候变化的响应。结果表明:近41年普若岗日冰川面积呈显著退缩趋势,41年内冰川面积减少了52.32 km^(2),减小率为12.01%;冰川西北部退缩最为严重,冰川面积减少了12.29 km^(2),减小率为15.77%;且冰川西北部、北部、东部和东南部末端消融显著;其他区域也有不同程度的退缩。流域湖泊面积呈显著增长趋势,共增长了27.17 km^(2),增长率为22.22%;流域气温总体上呈显著增加趋势,平均每10年增加0.48℃;降水量呈不显著上升趋势,平均每10年增加15 mm。降水对冰川和流域湖泊面积影响较小,温度的持续升高是冰川和流域湖泊变化的主要因素。

1990—2020年冬克玛底流域冰川变化遥感监测

冰川变化是气候变化的重要体现,对全球水资源和生态环境有着深远影响。本文基于Landsat系列遥感影像,运用目视解译法提取了近30年冬克玛底冰川边界,分析了1990—2020年冬克玛底河冰川面积变化特征;同时基于大气校正法反演了冰面温度,探究了冰川变化与气候变化的响应关系。结果表明:(1)1990—2020年冬克玛底冰川面积持续减退,总面积退缩1 km^(2),年均变化率为-0.21%。(2)冬克玛底冰川在海拔[5600,5800)m处分布较广泛,海拔[5300,5400)m处冰川退缩最强烈。近30年来大、小冬克玛底冰川分别后退382.89和141.39 m。(3)2017—2020年冬克玛底冰川表面形变速率介于-233.192~172.512 mm/a之间,高海拔区冰面整体呈积累状态,冰舌和部分区域呈减薄趋势。(4)冬克玛底冰川表面温度较高区域主要分布于大冬克玛底冰川西部到南部边缘和小冬克玛底冰川西部边缘与部分东部边缘,较低温度区域主要分布于整个冰川东部,气温上升可能是导致冬克玛底冰川消融的主要因素。

2004-2022年绒布冰川遥感监测及变化分析

针对绒布冰川地区研究冰川演变、运动监测的相关研究较少的问题,聚焦于近20年,采用Landsat系列影像、数字高程模型等数据,提取了2004—2022年的绒布冰川分布信息,研究近年来该流域冰川面积的分布及不同地形下冰川的变化情况。结果表明:1)2004—2022年绒布冰川流域面积减少了5.76%,其中2010年后冰川面积变化剧烈,先呈大幅下降的趋势,后又迅速上升,在2018—2022年增加了10.81 km^(2)。2)空间上,近20年绒布冰川地区的冰川分布整体破碎化程度加剧、冰川出现南移趋势;中部的冰川有一定程度的衰减,南部破碎化程度有所改善。3)研究区北面坡的冰川较为稳定,南面坡衰减与恢复变化明显;冰川主要分布在坡度为5°~25°的地区,坡度大于5°的冰川随着坡度的增加分布逐渐减少。

1992-2014年普若岗日冰川和流域湖泊面积变化及原因分析

基于1992-2014年Landsat TM、HJ-1A/1B卫星数据和气象资料,采用卫星影像人工数字化方法计算了位于青藏高原北部的普若岗日冰川和冰川流域的湖泊面积,探讨了冰川所在区域的气象因子变化特征。结果表明:普若岗日冰川面积总体呈退缩趋势,近23 a内退缩了15.29 km2;其中,2005-2008年冰川面积有所增加,之后又进入退缩状态;将计算结果与中国冰川目录比较发现,冰川面积也处于减少趋势(21.29 km2)。近23 a位于冰川西南部的两个湖泊面积呈较显著增加趋势,以面积较小的龙尾湖湖泊面积增加尤为显著,湖泊面积增加了19.12 km2,面积较大的令戈湖湖泊面积增加了17.79 km2;位于冰川南部气象站在1992-2013年年平均气温呈显著升高趋势、降水量呈增大趋势,区域蒸发量减小,这些可能是造成研究区冰川面积退缩和湖泊面积增大的主要原因,研究结论可以作为青藏高原腹地羌塘自然保护区的气候和生态环境变化的有利参考依据。

近30年阿尼玛卿山冰川与气候变化关系研究

以阿尼玛卿山的冰川为研究对象,选取1992年、2001年、2010年3个时段的TM、ETM+影像,利用RS,GIS技术提取了阿尼玛卿山冰川边界,并结合距研究区较近的3个气象站点1960—2010年年降水量、年平均气温数据,对近20a阿尼玛卿山地区冰川与气候变化关系进行了研究。结果表明:近20a来,阿尼玛卿山冰川既有退缩也有前进,但整体呈退缩趋势。1992—2010年冰川面积从109.21km2减少到99.34km2,退缩了9.04%;1992—2001年年均退缩速率为0.71km2/a,而2001—2010年年均退缩速率为0.38km2/a,表明近10a退缩速率减慢。气象数据表明,气温大幅度上升,降水量小幅度增加。温度升高是阿尼玛卿山冰川退缩的主要原因。

全球冰川面积现状及近期变化——基于2017年发布的第6版Randolph冰川编目

基于2017年发布的第6版Randolph冰川编目资料,结合全球16个主要冰川区近期发表的冰川变化研究文献,系统分析了全球冰川面积现状及其近期变化。结果表明,全球(不包括南极与格陵兰冰盖)共发育山地冰川215 547条,总面积达705 739 km^2,面积相对误差为4.2%。冰川数量以面积等级<1 km^2的冰川(79.15%)为主,冰川面积以面积等级≥100 km^2的冰川(54.9%)为主。分布在北极的冰川面积(45.5%)最多,分布在南极周边岛屿的冰川面积(18.8%)次之,分布在高亚洲(13.8%)和阿拉斯加(12.3%)的冰川面积再次之。近50年间全球冰川经历了强烈退缩,16个主要冰川区面积退缩率达11.3%,1960年以来的冰川面积年均退缩率为0.35%。由于目前尚缺乏多期冰川编目可供比较,全球范围内冰川变化的定量研究仍将是今后研究的重点。

天山乌鲁木齐河源1号冰川面积变化对物质平衡计算的影响

应用天山乌鲁木齐河源1号冰川8期不同时期测绘的冰川地形图,结合冰川物质平衡的实测资料,研究了1号冰川的面积变化及其对物质平衡计算的影响.结果表明:自1962年以来,1号冰川面积处于持续的退缩状态.到2008年8月为止,1号冰川东、西支已经分别退缩了208.2m和110.5m,同时冰川面积退缩为1.645km2,比1962年的冰川面积减小了0.305km2,即15.6%.结果显示,冰川面积的变化不仅表现在冰川末端退缩引起的面积减小上,而且还表现在表面高程下降引起的不同高度带冰川面积的重新分布上,即冰川的表面形态也发生了较大的变化.当不考虑冰川面积变化时,所计算的物质平衡值可能偏大,即高估了物质平衡的变化.计算结果表明,1988/1989年度—2005/2006年度间,1号冰川面积变化对物质平衡计算影响最大为4.5%,最小为2%,平均为3.5%.总之,冰川面积或表面形态变化不大时,对物质平衡的计算影响较小,反之,则影响较大.

考虑水体面积变化的鄱阳湖平原区地表-地下水相互作用模拟

湖泊的水情变化会影响其与地下水之间的物理水文过程和生态行为,鄱阳湖独特的“河湖相”转换特征使得该地区地表-地下水交换过程更加复杂。采用Visual MODFLOW构建三维非稳定流地下水流数值模型,利用LAK3子程序模块,通过输入五河入湖以及鄱阳湖流入长江的水量,实现湖水面积的动态模拟。结果表明,2019年湖水位模拟值与实测值的均方根误差为0.225 m,地下水水位模拟值与实测值的均方根误差为0.571 m;模型模拟鄱阳湖水面积环比变幅−41%~83%,与遥感影像结论吻合。该模型减少了湖泊作为边界条件的约束,可以有效刻画鄱阳湖频繁变化的湖水位和水体面积,准确模拟地下水流场和地表-地下水相互作用关系对湖泊水体高度动态变化的响应。枯水期主要由地下水补给湖水,交换量为2.03×10^(7)~10.58×10^(7) m^(3)/mon;丰水期湖水补给地下水,交换量为2.04×10^(7)~16.53×10^(7) m^(3)/mon,湖区及周边地下水水位相比枯水期平均抬升2~3 m,地下水由湖区流向周边地区。本研究为地表水体剧烈变化地区提供了有效的数值模拟方法,研究结果可为鄱阳湖平原区未来水资源管理和环境评价提供基础。

基于遥感影像的天山冰川面积变化监测

文中通过获取我国天山地区2002年和2008年的Landsat ETM+/TM遥感影像数据,运用雪盖指数法监测了2002年和2008年期间冰川面积的变化。结果表明:研究区域的冰川有前进也有退缩,但退缩占主导地位。前进的是一些冰川末端,退缩的主要是一些面积比较小的冰川。整体来看,从2002年到2008年研究区冰川面积退缩2589.78 km2,相当于平均每年退缩431.63 km2,造成冰川面积大幅度减少的主要原因是气温的升高与降水量不足。

1990-2011年南天山地区冰川面积变化对气候的响应

利用Landsat TM/ETM+影像资料,通过遥感图像计算机自动解译和目视解译方法得到南天山地区1990年、2000年、2011年三期冰川边界,并应用GIS技术系统研究了南天山地区冰川近21a来的面积变化及其对气候的响应关系。结果表明:1990—2011年期间,南天山地区冰川面积变化了-13.2%。大规模冰川分解使得小规模冰川的总面积和条数均有所增加,朝西向的冰川退缩速率最大,为-15.9%。与1990—2000年时段对比发现,近10a来,海拔大于3 800m的冰川退缩速率加快。通过地面气象资料的分析发现,南天山地区的气温和降水均表现出增加趋势,海拔最高的巴音布鲁克站线性升温率为0.25℃/10a,降水增幅为1.2mm/a。与西风区其它现有研究对比,发现南天山地区冰川的强烈退缩可能主要受到气温升高的影响,降水的增加对其影响不大。此外,地形条件和冰川规模等都是影响冰川波动的重要因素。

1987—2021年羊卓雍错西岸冰川变化及其对气候变化的响应

冰川是全球气候变化背景下最脆弱最敏感的生态系统之一,冰川变化研究不仅揭示着气候变化规律,亦对水资源的统筹管理和合理开发提供重要参考依据。文章利用高分辨率多源卫星数据结合气象数据对西藏羊卓雍错西岸冰川进行动态监测。结果表明:(1)1987—2021年该区域冰川面积呈显著萎缩趋势,共减少了(20.12±4.51)km~2,占冰川总面积的18.57%±4.1%,年均缩小率为0.54%±0.12%,1987—2006年冰川面积相对稳定,2009年之后冰川面积大幅减少,处于负距平状态;(2)从冰川空间变化看,宁金岗桑峰SW方位的冰川面积最大,占冰川总面积的18.2%±2.4%,萎缩率仅占6.7%±1.2%,其NE方位最小,萎缩率为41%±5.2%;卡鲁雄峰W方位的冰川面积最大,占冰川总面积的30.1%±1.1%,萎缩率最小,其N和NE方位最小,仅占冰川总面积的1.27%±0.18%和0.09%±0.03%,NE方位的冰川分布面积小,萎缩率最大,为97%,主要表现为零碎冰川退缩;(3)2000—2015年表面高程平均减薄5.33 m·a^(-1),年平均物质平衡亏损0.058 m w.e·a^(-1),累计亏损物质平衡为0.93 m w.e,42条冰川呈负平衡状态,63条冰川接近于平衡状态或处于正平衡状态;(4)从冰川区域气象站气候特征发现,冰川面积与年气温呈显著负相关,与年降水呈弱相关,表明冰川变化受温度影响较大,气温升高是冰川退化的主要原因。

1987至2021年天山博格达峰地区冰川面积变化特征

冰川是全球淡水资源的重要组成部分,旱区冰川消融变化对局地生态环境影响迅速,对全球气候变化具有重要指示。该文基于1987—2021年Landsat遥感数据,采用NDSI法,逐年提取天山博格达峰区域冰川面积。结果表明:(1)天山博格达峰区域冰川NDSI最优提取阈值为0.38,近红外波段阈值为0.15;(2)1987—2021年博格达峰区域冰川面积整体呈现退缩趋势,年均退缩率为1.26%;(3)空间退缩上主要出现在冰川分布海拔较低的北部区域,坡向上冰川主要积累在北坡,退缩在主要是背风坡的东南坡。

1998-2017年天山麦兹巴赫冰川湖面积变化研究

天山麦兹巴赫冰川湖突发洪水是阿克苏河重要的致灾源。利用1998-2017年不同时段的Landsat、环境灾害卫星及高分遥感数据,通过Munsell HSV变换,获取了湖面范围。通过对比不同时期的冰湖面积,对1998-2017年麦兹巴赫冰川湖最大面积的变化进行了分析。结果表明:麦兹巴赫冰川湖的面积从1998年的3.75km^(2)逐渐变化为2017年的2.87km^(2),影响冰湖储量的下湖面积从3.3km^(2)减少为1.88km^(2),呈现缩小趋势,上湖面积则有明显扩张。叠加了时间因子的正积温同冰湖面积有良好的正相关性,说明气温通过影响冰雪融水以及冰坝稳定性,从而影响冰湖的面积。研究内容可为区域性冰湖面积变化提供特殊案例,并为冰湖面积扩张归因分析提供科学参考。

1973—2020年阿尔金山冰川面积变化及其对气温变化的响应

研究冰川面积变化对气温变化的响应模式,对于冰川资源的保护和利用具有重要意义。利用Landsat MSS、TM和OLI影像,采用比值阈值法结合目视修正,提取了阿尔金山地区1973—2020年8个时期的冰川边界信息,分析了冰川的时空变化特征,并结合距离阿尔金山较近的且末、若羌、茫崖和冷湖等四个气象站点的气象数据,分析了冰川变化对气温变化的响应规律。主要结论如下:1973—2020年阿尔金山地区冰川整体处于退缩状态,面积减少了(64.89±12.36)km^(2)(19.21%±2.90%);1973—1990年冰川退缩较快,年均退缩率为(0.49±0.07)%·a^(-1);1990—1995年和1995—2000年这两个时期冰川退缩最快,年均退缩率分别为(1.07±0.08)%·a^(-1)和(1.08±0.08)%·a^(-1);2000年后,冰川退缩速率较慢,比较稳定,年均退缩率均低于0.2%·a^(-1)。气温是影响阿尔金山地区1973—2020年冰川变化的主要气候因子。阿尔金山地区冰川对不同气温变化阶段的响应模式为:气温升高阶段,冰川消融,冰川面积减少;气温稳定阶段,冰川逐渐进入新的动态均衡状态,冰川面积也相对稳定;气温降低阶段,因冰川运动的滞后性,冰川面积在短时间内无明显变化。

长江黄河源区冰川变化及其对河川径流的影响

以位于青藏高原长江源头的各拉丹冬地区和黄河源区的阿尼玛卿山地区冰川为例,利用两期遥感影像资料(长江源为1969年和2000年,黄河源为1966年和2000年),在地理信息系统技术的支持下分析研究区典型冰川作用区小冰期(LIA)、1969年(1966年)和2000年的冰川范围变化、冰川进退情况,在此基础上,运用由点到面的研究方法,外推整个长江和黄河源区近几十年来的冰川变化情况,并以沱沱河流域为例,分析了冰川变化对河川径流的影响。结果表明,长江源各拉丹冬地区1969～2000年冰川总面积减少了1.7%,而黄河源阿尼玛卿山地区冰川面积减少是长江源区的10倍,同期,长江源区冰川末端的最大退缩速率为每年41.5m,而黄河源区每年为57.4m,与黄河源区相比,长江源区冰川退缩速度不是太大,基本上处于稳定状态,且有前进冰川存在。20世纪60年代以来,江河源区冰川虽呈长期退缩的总趋势,但也出现过明显的前进,长江源区在1969年～1995年,黄河源区在1966年至1981年,大多数冰川处于前进状态或稳定。长江源区冰川转入退缩阶段的时间要比黄河源区晚约10a左右。冰川退缩使长江源区和黄河源区年均各自损失冰川水资源约0.7×108m3。由于长江源区冰川变化幅度小,虽冰川退缩使冰川融水径流量有所增加,但对径流的影响程度相对较小。

祁连山疏勒南山地区冰川变化的遥感研究

利用1970年左右地形图和1995、1999、2002年及2006年的Landsat-TM/ETM+遥感影像,在地理信息系统技术支持下,提取冰川边界,对祁连山疏勒南山地区的冰川变化进行研究.结果表明:研究区内的冰川在1990年代变化显著,1995年冰川面积比1970年的减少了5.8%,1999年冰川面积比1995年代的减少了3.0%,2002年冰川面积比1999年减少了1.7%,2006年冰川面积比2002年减少了3.0%.冰川的长度与冰川总面积变化趋势基本一致,且冰川规模越小的冰川变化越显著.对研究区附近气象站1957—2006年年均温和年降水量数据进行对比分析,冰川的变化基本上反映了气候的变化.

中国冰川系统变化趋势预测研究

基于中国冰川编目资料,应用冰川系统、零平衡线、冰川径流变化与冰川面积之间的关系以及冰川对环境变化的适应功能等理论,按几种不同升温率的气候情景,对全国各大流域冰川径流、面积、储量及平衡线高度等变化趋势进行预测.结果表明:平均来讲,21世纪前50年如果中国西部山区,以增温率为每年0.02K及0.03K计算,到2030年,全国冰川径流将达到最高潮,2030年后全国冰川径流将普遍回落,但至2050年仍将高于20世纪末的水平.如上述升温趋势一直维持下去,本世纪中国冰川的面积和储量将持续减少,到2030年,将减少6%～9%;到2050年减少10%～15%;到本世纪末,全国冰川径流将回落到1980年的水平以下,全国冰川面积将减少23.2%～34%.

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45a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1852m,年均后退41m,由此造成面积减少约为1.53km2,年均减少0.03km2;1964～2008年,冰舌平均减薄9.59±6m,年均减薄约0.22±0.14m,冰储量亏损达14.1±8.8×10-3km3(12.7±7.9×10-3km3w.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。