Lambert冰川流域东西两侧气候环境变化

1992～1993年,中国科学家参加了澳大利亚南极考察队对Lambert冰川流域西侧的考察,1996起,中国南极考察队对Lambert流域东侧进行了多次考察.本文基于以上考察的研究成果,对Lambert冰川流域东西两侧气候环境变化特征进行了对比研究.结果表明:Lambert冰川两侧无论是降水还是温度,在几十年时间尺度上其变化趋势都存在着明显差异,Lambert冰川东西两侧从海岸向内陆近500 km断面上表面积累速率的分布截然不同,同时,Lambert冰川东西两侧的δ18O随温度的变化率(又简称δ-温度梯度)差别也很大,另外,反映水汽输送强度的海盐离子浓度近50年来的变化趋势相反.以上证据表明,Lambert冰川谷地可能是东南极洲一条重要的气候界线,其原因可能是特殊的局地环流(顺时针的气旋活动)导致不同的水汽来源,再加上局部地形的影响所致.

利用CryoSat-2波形数据建立南极Lambert冰川流域DEM

Lambert冰川-Amery冰架系统是南极冰盖最大的冰流系统之一,对南极冰盖物质平衡研究有着重要的作用.数字高程模型(DEM)是进行南极冰盖研究的基础.本文基于CryoSat-2 L1b波形数据,研究建立了Lambert冰川流域高分辨率DEM.测高卫星返回波形在冰盖区域存在变形,需进行波形重跟踪处理.利用交叉点分析方法对重心偏移法(OCOG)、阈值法和β参数法等常用的波形重跟踪方法对不同类型的CryoSat-2波形的适用性进行了研究.最后,利用克里金插值方法建立了500 m分辨率的Lambert冰川流域DEM——LAS DEM(Lambert Glacier-Amery Ice Shelf system DEM).利用ICESat卫星测高数据和GPS地面实测数据对LAS DEM进行精度验证,并与另外两种基于CryoSat-2数据的南极DEM进行了对比.结果表明:LAS DEM的整体精度约为0.295±2.7 m,优于另外两种CryoSat-2 DEM;在冰盖内陆地区,LAS DEM的高程误差在2 m之内;在Amery冰架上,LAS DEM的精度优于1 m.

东南极洲Lambert冰川流域半个多世纪以来气候变化特征

通过对 1 996/ 1 997年中国首次南极内陆冰盖考察获得的东南极洲 Lambert冰川流域东侧50 m雪芯 ,顶部 1 3 m的δ1 8O资料的分析和积累率的恢复 ,首次揭示了 Lambert冰川流域东侧半个多世纪以来的气候变化特征 ,即半个多世纪以来气候变化的总趋势为气温升高、降水增加 .而Lambert冰川流域西侧雪芯资料表明 ,本地区半个多世纪以来气温变化趋势不明显 ,降水明显减少 ,说明整个 Lambert冰川流域 2 0世纪 40年代以来气候变化有明显的区域差异性 .同时研究了Lambert冰川流域东西两侧稳定同位素比率和温度的关系 .

Lambert冰川流域物质平衡和南极冰盖变化

对Lambert冰川流域的现场考察资料和浅冰芯研究结果显示,该流域东侧和西侧积累速率分布和过去几十年的变化具有明显差异:东侧平均积累速率较西侧高;近50年东侧处于增加状态,西侧则为明显减小,冰量平衡计算表明,该冰川流域目前处于物质正平衡状态,因而冰盖将趋于增厚,据现有资料估计分析,整个南极冰盖处于微弱负平衡,如果南极地区气候变暖,物质平衡将向正平衡方向发展,因而不会引起海平面上升,但是西南极冰盖的不稳定性可能随气候持续变暖而增强,成为引起海平面上升的最重要潜在因素。

Lambert冰川流域东西两侧大气降水的化学特征

1992-1993年,中国科学家参加了澳大利亚南极考察队对Lambert冰川流域两侧的考察,1996年起中国南极考察队对Lambert流域东侧进行了多次考察.本文基于以上学察的研究成果,对Lambert冰川流域东西两侧大气降水的化学特征进行了对比研究.结果表明:Lambert冰川流域东西两侧在1932-1992年,各种离子均有较大的年际变化和年代际变化,东侧过去60年来海盐离子浓度呈现升高趋势,而两侧则呈现下降趋势,可能反映了东西两侧水汽输送能力存在明显的差异.同时,对东西两侧雪冰中的离子浓度进行了EOF分析,表明Lambert冰川流域东西两侧降水中的化学成分主要来源于海盐传输、中低纬度远距离传输和高纬地区局地来源.

Lambert冰川流域物质平衡和南极冰盖变化

对Lambert冰川流域的现场考察资料和浅冰芯研究结果显示 ,该流域东侧和西侧积累速率分布和过去几十年的变化具有明显差异 :东侧平均积累速率较西侧高 ;近 5 0年东侧处于增加状态 ,西侧则为明显减小。冰量平衡计算表明 ,该冰川流域目前处于物质正平衡状态 ,因而冰盖将趋于增厚。据现有资料估计分析 ,整个南极冰盖处于微弱负平衡。如果南极地区气候变暖 ,物质平衡将向正平衡方向发展 ,因而不会引起海平面上升。但是西南极冰盖的不稳定性可能随气候持续变暖而增强 ,成为引起海平面上升的最重要潜在因素。

东南极Lambert冰川流域路线考察

Ｌａｍｂｅｒｔ冰川是Ａｍｅｒｙ冰架的补给源，为东南极冰盖最大的一支冰流。近几年对该冰流源区的路线考察表明，该地区积累速率相当低，大部分观测点低于１５０ｋｇ／（ｍ￣２·ａ）。考察区域表面年平均温度为－４５－３０℃。表面２ｍ雪层的平均密度在４００ｋｇ／ｍ￣３左右变化。在１８３０－２７００ｍ海拔范围内的许多地点曾观测到深霜发育。表面运动速度基本上在２０ｍ／ａ以内。在低积累区，强烈的下降风和表面雪丘的发育使降雪重新堆积，导致应用稳定同位素比率剖面划分年层的可靠性下降。

1990—2020年波曲流域冰川冰湖时空变化及其对气候变化的响应

基于Landsat TM/ETM+/OLI遥感影像和数字高程模型(DEM)数据,结合比值阈值法与目视解译提取了1990—2020年波曲流域冰川边界,同时利用归一化水体指数与目视解译提取波曲流域冰湖数据,分析近30 a波曲流域冰川冰湖空间分布与变化特征以及母冰川-冰湖相对位置变化关系,探究波曲流域冰川冰湖协同演化及其与气候变化的响应关系。结果表明:(1)1990—2020年波曲流域冰川加速退缩,尤其是近10 a来冰川加速退缩趋势更为显著;波曲流域冰川主要分布在海拔5500~6100 m范围内,规模上看,大规模(≥10 km^(2))冰川数量保持稳定,小规模(≤0.5 km^(2))冰川数量呈增加趋势。(2)近30 a波曲流域冰湖数量、面积均不断增加,冰湖面积扩张率为74.24%;冰湖主要分布在海拔4900~5300 m之间,大冰湖(≥0.07 km^(2))面积不断扩张;小冰湖(≤0.03 km^(2))数量增加显著。(3)与母冰川相连冰湖是最重要的冰湖扩张类型,该类型冰湖面积增长量占总冰湖增量的72.08%。(4)近30 a波曲流域气温缓慢上升,降水量总体略微下降。气温上升和降水量下降是造成冰川退缩重要因素,同时冰川融水促进冰湖扩张。通过波曲流域冰川-冰湖分布面积、变化特征及其协同演化关系的探究为流域冰川面积变化趋势和冰湖溃决灾害的预测及防治提供数据支撑。

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。

天山南坡阿克苏流域冰川物质平衡及其融水径流对气候变化的响应研究

冰川融水是西北干旱区水资源重要组成部分,定量评估其变化对中、下游生态环境保护和工农业经济可持续发展具有重要意义。本文基于国家气象台站日降水和气温资料、数字高程模型(DEM)以及第一次冰川编目数据,利用度日模型模拟了天山南坡阿克苏流域1957—2017年冰川物质平衡及其融水径流变化,分析了融水径流组成及其对气候变化的响应。结果表明:1957—2017年流域年平均物质平衡为-94.6 mm w.e.,61年累积物质平衡为-5.8 m w.e.。流域冰川物质平衡线呈显著上升趋势,年均上升速率为1.6 m/a。研究区年均融水径流量为53.1×10^(8)m^(3),融水增加速率为0.24×10^(8)m^(3)/a,融水径流及其组成分量均呈显著增加趋势。在气候暖湿化背景下,流域降水的增加使得冰川区积累量增加,在剧烈的升温作用下,冰川消融加剧,气温对融水径流的作用增大,因此冰川物质平衡亏损产生的水文效应增强。研究结果可提升区域冰川水资源效应变化及其影响的认识。

1990—2020年科西河流域冰川冰湖遥感监测

科西河流域冰川和冰湖较为发育,随着全球气候变暖,冰川融水成为冰湖扩张的重要补给,同时会引发冰湖溃决洪水(GLOF)等自然灾害,给当地居民生产生活带来巨大损失。因此,对该区域冰川冰湖的时空分布规律和变化特征的研究具有现实意义。本文基于Landsat系列遥感影像和数字高程模型,分析了1990—2020年科西河流域冰川冰湖面积时空分布与变化特征,并结合气象格点数据和GLOF事件,探究科西河流域冰川冰湖对气候变化响应及其与GLOF事件关系。结果表明:(1)1990—2020年科西河流域冰川面积呈加速退缩的趋势,近10年加速退缩趋势进一步加强。(2)科西河流域冰川主要分布在海拔4800~6800 m范围内,而在坡度上,主要分布在5°~20°。(3)1990—2020年科西河流域冰湖呈加速扩张的趋势,冰湖面积共扩张了26.09 km^(2),其中面积>0.25 km^(2)的冰湖扩张迅速;与冰川相连的冰湖面积扩张显著,面积增长率为49.39%。(4)1990—2020年科西河流域共11条冰湖发生溃决,溃决冰湖分布面积较小,介于0.02~0.7 km^(2)。(5)1990—2020年科西河流域气温和降水量呈波动增长趋势,降水增加不足以弥补温度引起的冰川退缩,致使科西河流域冰川加速退缩,冰湖加速扩张,冰湖溃决事件频发。

冰川径流量变化对塔里木河流域河流径流量的影响研究

为了研究冰川径流量变化对塔里木河流域河流径流量的影响,通过度日模型,分析塔里木河流域的冰川质量平衡和冰川径流量特征。结果表明,1961-2006年间,整个冰川质量呈现下降趋势,各子流域的年度冰川径流均逐渐增加,冰川对河流流量的贡献率上升至49.1%,冰川径流对河流流量的影响增加。研究成果可为塔里木河流域径流量变化分析提供参考。

东南极冰盖Lambert冰川流域的物质平衡研究

Lambert冰川流域是南极冰盖最大的冰流系统,因而在整个南极冰盖的物质平衡中占有非常重要的地位.近年来穿越该冰川流域的路线考察所获得的现场观测资料和浅冰芯研究结果显示,该冰川东、西两侧的积累速率分布和近期变化有明显差异:东侧积累速率较高且近几十年来呈增加趋势,西侧积累速率较低且过去几十年为明显减小.冰体运动速度测量和冰流通量计算表明,该冰川东侧运动速度较快,冰流量也较大,说明该冰川冰量补给主要来源于东侧区域.计算出的考察断面上游物质积累总量大于流出的冰通量约13％,意味着该流域目前处于物质正平衡状态,如果保持目前气候状态,冰盖将会增厚.

1979-2018年藏东南典型冰川泥石流流域极端气候事件分析

强降雨和高温是冰川泥石流的主要诱发因素,深入理解小流域冰川泥石流的孕灾气象条件变化规律,可为冰川泥石流的预警预判和灾害防治等工作提供依据和基础数据。基于中国区域地面气象要素驱动数据集(1979-2018年),利用Sen’s斜率法、Mann-Kendall趋势及突变检验法、滑动t检验法、Mor‐let小波变换法、变异系数(CV)和降雨集中指数(PCI)多种方法和指标,详细分析了藏东南典型冰川泥石流流域卡达沟的降雨量、气温和极端气候指数近40年的变化特征。结果表明:(1)年均气温和暖昼日数分别以0.05℃·a^(-1)和1.46 d·a^(-1)的速率显著上升,暖昼日数年际波动极大。两者均具有32 a准周期以及中短尺度周期。(2)春、夏、秋、冬季气温分别以0.044℃·a^(-1)、0.039℃·a^(-1)、0.049℃·a^(-1)和0.06℃·a^(-1)的速率显著上升。所有月份气温均呈显著升高趋势,其中3月和11月气温波动极大。(3)年降雨量下降趋势不显著。极端降雨日数无明显变化趋势,但年际波动较大,于1988年发生了突变。年降雨量和年极端降雨日数均具有16~22 a、8~10 a、4~6 a、2~5 a和2~3 a的多尺度周期。(4)降雨的年内分配总体上较均衡。除6、7月降雨量以1.44 mm·a^(-1)和1.15 mm·a^(-1)的速率呈显著减少趋势外,季节降雨和月降雨总体变化趋势不显著。总体来看,卡达沟流域正处于湿热向干热的过渡期,目前还处于阶段性的高温期和多周期强振幅中心叠加的丰水期。同时暖昼日数、极端降雨日数以及月降雨存在中等及以上变异,容易发生极端旱涝事件。极端水热条件组合增加了卡达沟冰川泥石流未来暴发的风险。

阿克苏河流域水资源开发利用探析

水资源是支撑干旱区经济社会发展与生态环境保护的关键因素。当前阿克苏河流域水资源开发利用存在山区来水不确定性加大、水资源利用效率亟待提高、灌区生态系统退化等问题。对此,文章针对性地提出加强冰川洪水资源化利用研究、优化流域种植结构、发展高效节水农业,地表水与地下水联合调度等对策建议。研究成果对于破解流域水资源开发利用瓶颈,指导水资源高效集约利用,实现经济社会生态可持续发展具有一定参考价值。

基于多源遥感影像的南极Lambert流域冰川运动速度提取与精度验证

冰川运动速度是计算极地物质平衡和对冰盖和冰架数值模拟的重要参数.针对传统冰川运动速度提取算法的不足和局限,基于差分干涉技术(DInSAR)和多孔径干涉技术(MAI)开展二维冰川运动速度的提取研究.将该算法应用于南极Lambert流域冰川运动速度的提取,得到了研究区域高精度的二维冰川运动速度场,将采用偏移量跟踪算法提取的冰川运动速度和本文提取的冰川运动速度进行了对比分析和精度评价;结合研究区域已有历史观测数据,分析全球气候变化背景下Lambert流域冰川的动态变化.研究结果表明,基于DInSAR和MAI的冰川运动速度提取算法优于偏移量跟踪算法;近20年的冰川运动速度时间序列数据显示Lambert流域的冰川运动速度基本处于稳定状态.

基于VIC_glacier模型的拉萨河水文模拟及冰川径流研究

拉萨河作为青藏高原南部雅鲁藏布江最大的支流,冰川融水是其径流的重要组成部分。本文基于VIC模型和度日模型构建的VIC_glacier模型,模拟了1990—2010年拉萨河流域径流过程。结果表明:(1)与VIC模型相比,VIC_glacier模型在研究区的径流模拟效果更好,日径流模拟值与观测值的相关系数接近0.8,纳什效率系数在0.75以上;(2)从上游到下游,冰川融水对径流的贡献率分别为21.4%(旁多站)、17.7%(唐加站)、14.5%(拉萨站),呈逐渐减少趋势;(3)冰川径流和非冰川径流年内变化均呈现“单峰型”形态,且在8月份达到峰值;(4)1990—2010年间,年冰川径流量整体呈现上升趋势,与同期气温上升的变化规律一致;年冰川融水对径流的贡献率与年降水量呈反比关系。研究成果可为拉萨河流域的水资源管理提供参考。

2000-2020年喀喇昆仑山洪扎河流域冰川高程变化数据集

在气候变暖背景下,亚洲高山区冰川普遍处于退缩状态,而喀喇昆仑山大部分冰川保持稳定或前进,即“喀喇昆仑异常”。洪扎河流域位于西喀喇昆仑山,是中巴经济走廊沿线冰川集中分布区,冰川物质平衡对该地区水资源利用、基础设施建设等有重要影响。本文基于2000年2月的SRTM数字高程模型(DEM)和2020年1–2月的资源三号立体像对影像,利用大地测量法,获取了洪扎河流域冰川表面高程变化数据集(Geo TIFF格式,空间分辨率30 m)。大致空间范围在36°N–37°N,74°E–76°E内,覆盖面积达7600 km^(2)。稳定地形区残差统计分析表明,研究区高程变化总体精度约为1.1 m。结果显示,21世纪初洪扎河流域冰川表面高程呈减薄状态,且空间差异显著。表碛覆盖、冰裂隙、冰面湖/冰前湖、冰崖及冰川跃动对冰川表面高程变化有不同程度的影响。本数据集可作为喀喇昆仑山冰川物质平衡分析的基础数据,支撑中巴经济走廊地区水资源利用、冰川灾害预警及气候变化方面的研究。

1968-2009年叶尔羌河流域冰川变化——基于第一、二次中国冰川编目数据

利用＂中国冰川资源及其变化调查＂项目最新冰川编目成果和中国第一次冰川编目结果,对中国叶尔羌河流域1968-2009年冰川变化进行了分析.结果表明：叶尔羌河流域冰川总体上处于退缩状态,面积减少了927 km^2,年平均面积减少23.2 km^2,年均面积缩小比例为0.36%·a^-1,与中国其他地区冰川退缩程度相比属于中等水平.叶尔羌河流域不同规模冰川的退缩幅度存在差异,小冰川大幅萎缩,甚至消失;规模较大的冰川相对变化幅度较小,一些冰川出现过跃动.从朝向分布来看,位于南坡的冰川退缩最为严重,而西坡较小.冰川集中分布在海拔5 100～5 500 m和5 500～5 900 m区间,海拔4 700～5 100 m区间的冰川面积减少最为显著.消失冰川大多数为面积在0.2～0.5 km^2的小冰川,且朝向东北坡的冰川消失数量最多.研究区有冰川分裂现象,也出现了支冰川前进超覆现象,统计表明该流域有13条冰川在前进后形成6条冰川.1968-2009年研究区气温升高、降水增加,总体上看,降水增加缓解了因升温而导致的冰川退缩.

1961—2006年叶尔羌河上游流域冰川融水变化及其对径流的影响

叶尔羌河是塔里木河的主源之一,发源于喀喇昆仑山北坡,冰川融水是其主要补给.以叶尔羌河流域库鲁克栏杆水文站以上流域国家气象台站的月降水与月气温资料、90 m分辨率的数字高程模型(DEM)以及1970年代的冰川分布矢量数据为基础,利用冰川度日因子融水径流模型重建了叶尔羌河上游流域平均冰川物质平衡、冰川融水径流序列,分析了叶尔羌河上游流域冰川融水径流变化的特征、趋势及其对河流径流的影响.结果表明:1961—2006年流域冰川平均年物质平衡为-163.1 mm,累积物质平衡为-7.5 m,平衡线平均海拔为5 395.7 m.1991年之后流域冰川物质平衡呈显著负平衡,平均年物质平衡为-301.2 mm,1991—2006年与1961—1990年相比平衡线平均高度上升了64.2 m.1961—2006年流域年平均冰川融水径流深为807.7 mm,冰川融水对河流径流的补给比重为51.3%;2000年之后冰川融水对河流径流的补给比重增大到63.3%,与多年平均值相比冰川融水对河流径流的贡献在2000年后明显增大.