近50年黑河流域的冰川变化遥感分析

黑河流域作为中国西北地区第二大内陆流域,其景观类型完整、流域规模适中、社会生态环境问题典型,已成为寒区、旱区水文与水资源研究的热点地区。本研究结合1：5 万地形图、Landsat TM/ETM+遥感影像及数字高程模型数据,运用面向对象的图像信息自动提取方法,建立冰川信息提取知识规则,对近50 年黑河流域的冰川变化进行遥感分析。结果表明：（1）20 世纪60 年代黑河流域内的967 条冰川到2010 年左右,减少为800 条冰川,减少数量明显;冰川面积由361.69 km²退缩为231.17 km²,共减少130.51 km²,退缩率为36.08%,平均每条冰川面积退缩0.14 km²。（2）黑河流域冰川分布及变化存在显著的区域差异性,黑河冰川退缩率比北大河大16%左右;冰川末端主要分布在4300~4400 m、4400~4500 m和4500~4600 m海拔区间内。（3）与西部其他山地冰川相比,黑河流域冰川退缩率较高。（4）根据流域内6 个气象站资料分析表明,降水增加对冰川的补给无法弥补气温上升导致的冰川消融所带来的物质损失,是黑河流域冰川普遍萎缩的关键因素。     

纳木错流域近30 年来湖泊 - 冰川变化对气候的响应

利用1970 航测地形图和1991、2000 年两期卫星影像数据, 人工建立数字高程模型 (DEM), 解译不同时期的湖泊、冰川边界, 在GIS 技术支持下采用图谱的方法, 定量分析了 湖泊、冰川的面积变化情况。结果表明, 自1970~2000 年期间, 纳木错湖面面积从1941.64 km² 增加到1979.79 km², 增加的速率为1.27 km²/a; 流域内冰川的面积从167.62 km² 减少到141.88 km², 退缩速率为0.86 km²/a。其中, 湖面面积在1991~2000 年的增加速率为1.76 km²/a, 明显大于其在1970~1991 年的1.03 km²/a; 而冰川面积在1991~2000 年的退缩速率为 0.97 km²/a, 明显大于其在1970~1991 年的0.80 km²/a。对比该流域前后两个时期的气温、降水和蒸发变化, 发现升温幅度的增加是冰川加速退缩的根本原因, 而湖面的加速扩张主要受冰川的加剧退缩及其引起的融水增加影响, 但与区域降水量略微增加和蒸发量显著减少也具有密切联系。区域降水增加和蒸发减少及其与湖面扩张之间的内在联系仍是一个需要深入探讨的问题。     

1990-2011年西昆仑峰区冰川变化的遥感监测

本文应用Landsat 5、7 TM、ETM+影像分析1990-2011年昆仑山西段昆仑峰区冰川变化特征,结果表明:1990-2011年冰川面积减少16.83 km²,退缩率仅为0.65%,冰川退缩趋势不明显。单条冰川变化有进有退,中峰冰川末端在2002-2004年以661 m/a的速率前进,初步判定为跃动冰川。1991-1998年,崇测冰川面积增加9.47 km²,冰川末端以200 m/a的速率前进,不排除有跃动冰川的可能性。尽管近年来全球气温普遍上升,大量冰川处于退缩状态,但统计已有研究结果发现近50年来青藏高原存在冰川长度、面积增加,冰川物质平衡为正的现象,表现出冰川对气候变化复杂的反馈机制。通过分析气象站点和冰芯资料,研究区周边地区气温上升、降水量缓慢增加可能是冰川微弱退缩的原因之一;增强的西风环流带来更多的降水、研究区以极大陆型大规模冰川为主,也可能是冰川退缩幅度较小的原因。     

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。     

近46年松木希错流域冰川和湖泊变化及原因分析

采用1:5万地形图、Landsat MSS/TM/ETM+/OLI遥感影像及数字高程模型数据,利用遥感和地理信息系统技术,并结合狮泉河、和田和于田3个气象站点1968-2013年的气温、降水量数据对松木希错流域的冰川、湖泊面积变化及其原因进行分析。结果表明：① 1968-2013年流域冰川面积不断退缩,由139.25 km²减少至137.27±0.02 km²,共减少1.98±0.02 km²,减少百分比为1.42%,2001年以后冰川退缩速度加快;② 1968-2013年松木希错面积不断扩张,由25.05 km²增加至32.62±0.02 km²,共扩张7.57±0.02 km²,扩张百分比为30.22%,且2001年之后扩张速率加快,在年代际上与冰川的退缩具有较好的耦合性;③ 1968-2013年湖面潜在蒸散量减少和降水增加分别是导致湖泊扩张的第一和第二影响因素,而升温引起的冰川、冻土融水增加有一定贡献,但影响较小且在年际尺度上不显著。     

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。     

喜马拉雅地区叶如藏布流域冰川和冰湖变化遥感监测研究

叶如藏布流域冰川和冰湖众多,冰川融水是当地重要的淡水资源,是冰湖扩张的重要补给,冰湖溃决是当地潜在的自然灾害,因此分析该区域冰川和冰湖的现状与变化特征具有重要的现实意义。基于Landsat系列遥感影像,分析1990—2020年叶如藏布流域冰川和冰湖的分布与变化特征。结果表明：（1） 近30 a来叶如藏布流域冰川面积整体呈退缩趋势,由1990年167.80 km²退缩到2020年128.92 km²,共退缩38.88 km²,年均退缩率为0.77%·a^-1,且研究区冰川主要分布在海拔5800~6400 m之间,集中分布在5°~20°的坡度上。（2） 与冰川变化趋势相反,研究时段冰湖整体表现为扩张趋势,由1990年5.72 km²增加到2020年8.81 km²,30 a共增加3.09 km²,年均增长率为1.80%·a^-1。（3） 冰湖主要分布在海拔5000~5600 m范围内,坡度在0~10°分布面积较多,表碛覆盖型冰川与非表碛覆盖型冰川对冰湖有着不同程度的影响。（4） 1990—2017年叶如藏布流域温度与降水波动较大,温度整体呈上升趋势,降水量则波动下降,导致叶如藏布流域的冰川消融,冰湖扩张。通过上述研究以期为叶如藏布流域地区提供详细的冰川和冰湖面积分布与变化特征基础数据,为防灾减灾提供一定的支撑。     

近40a阿尔金山冰川与气候变化关系研究

以Landsat MSS/TM/ETM⁺/OLI 遥感影像和数字高程模型为数据源,在遥感和地理信息技术支持下,分析了阿尔金山地区1973、1999、2010、2015 四期冰川变化特征。研究表明：（1）1973-2015 年,冰川总面积共退缩了58.78 km²,年均退缩率为0.40%·a^-1,东段退缩速率最快,其次是西段,中段最慢,且冰川退缩速率呈现出先变快后变慢的变化趋势。（2）各个坡向都出现不同程度的退缩,偏南坡比偏北坡冰川退缩严重。（3）冰川面积退缩速率与规模等级呈现反相关关系,小规模冰川退缩速率快。（4）冰川分布随海拔变化呈正态分布,海拔越低退缩速率越快。统计分析气象数据表明,气候变暖是冰川退缩的主要原因,同时地形与冰川规模也影响冰川变化。     

近50年新疆天山奎屯河流域冰川变化及其对水资源的影响

基于地形图、遥感影像、气象与水文资料,对气候变化背景下奎屯河流域近50 a冰川变化及其对水资源的影响进行了研究。结果表明：1964~2015年该流域冰川面积减小了约65.4 km²,冰储量亏损了约4.39 km³,且2000年后冰川消融与退缩加快。消融期内正积温增大带来的冰川物质支出（消融）高于源自年内降水的冰川物质收入（积累）是造成该流域冰川消融与退缩的主要原因。1964~2010年该流域径流年际变化总体呈上升趋势,1993年后径流增加趋势显著,且周期性丰枯变化发生了改变。52 a间该流域冰储量亏损引发的水资源损失量达39.5×10⁸m³,年均亏损量约占多年平均径流量的12%,且20世纪80年代后冰川融水在径流中所占比重增大。     

近30年珠穆朗玛峰国家自然保护区冰川变化的遥感监测

利用1976、1988和2006年的3期陆地卫星遥感数据,采用面向对象的解译方法并结合专家知识分类规则自动提取珠穆朗玛峰国家自然保护区(以下简称珠峰保护区)3个时期的冰川信息,并利用遥感、地理信息系统和图谱的方法对冰川时空分布特征和变化及其原因与不确定性进行了分析。结果如下:(1)2006年珠峰保护区内冰川面积为2710.17±0.011km²,为研究区总面积的7.41%,主要分布在研究区南部海拔4700～6800m的高山区;(2)1976-2006年,珠峰保护区冰川持续退缩明显,总面积减少501.91±0.035km²,冰湖扩张迅速(净增加36.88±0.035km²);研究区南坡子流域冰川退缩率(16.79%)高于北坡子流域(14.40%);珠峰保护区冰川以退缩为主,退缩冰川主要分布于海拔4700～6400m,退缩区上限海拔为6600～6700m;(3)1976年以来,气温显著上升和降水减少是冰川退缩的关键因素。     

1973-2010年阿尔金山冰川变化

利用1973 年MSS、1999 年ETM+和2010 年TM遥感影像资料,通过遥感图像处理和GIS技术,提取了阿尔金山地区三个时期的冰川信息,同时结合周边气象资料进行分析。结果表明:① 1973-2010 年,研究区冰川面积从347.99 km² 减少到293.77 km²,退缩了54.22km²,占1973 年冰川总面积的15.58%,年均退缩速率为0.42%·a^-1。近10 年来冰川退缩尤为剧烈,年均退缩速率达到0.58%·a^-1;② 研究区东段冰川退缩速率快于中段和西段;③ 冰川规模越小,退缩越明显;④ 研究区东坡冰川的面积退缩率最大,北坡次之,东南坡最小;⑤ 气温升高和降水在波动中变化不大是造成研究区冰川退缩的主要原因;⑥ 通过分形理论对研究区冰川空间结构特征进行分析,预计研究区冰川今后的消融速率仍将处于较高状态。     

基于第二次冰川编目的中国冰川现状

以2004年之后的Landsat TM/ETM+和ASTER遥感影像为基础,参考第一次中国冰川目录及其他文献资料,经过影像校正、自动解译、野外考察、人工修订、交互检查和成果审定等技术环节,完成占全国冰川总面积85.5%的现状冰川编目,确定中国目前共有冰川48571条,总面积约5.18×10⁴βkm²,约占全国国土面积的0.54%,冰川储量约4.3~4.7×10³βkm³。中国冰川数量和面积分别以面积<0.5βkm²的冰川和面积介于1.0~50.0βkm²的冰川为主,面积最大的冰川是音苏盖提冰川（359.05βkm²）。中国西部14座山系（高原）均有冰川分布,其中昆仑山冰川数量最多,其次是天山、念青唐古拉山、喜马拉雅山和喀喇昆仑山,这5座山系冰川数量占全国冰川总数量的72.3%;冰川面积和冰储量位列前3位的山系分别为昆仑山、念青唐古拉山和天山,尽管喀喇昆仑山冰川数量和面积均小于喜马拉雅山,但前者冰储量高于后者。从冰川海拔分布来看,海拔4500~6500βm之间是冰川集中发育区域,约占全国冰川总面积的4/5以上。冰川资源在各流域分布差异显著,东亚内流区（5Y）是中国冰川分布数量最多、面积最大的一级流域,约占全国冰川总量的2/5以上;黄河流域（5J）是冰川数量最少、规模最小的一级流域,仅有冰川164条,面积126.72βkm²。新疆和西藏的冰川面积和冰储量约占全国冰川总面积的9/10。     

近50a祁连山西段大雪山和党河南山的冰川变化

以祁连山西段大雪山和党河南山冰川为例,利用1957/1966航摄地形图、1994年Landsat TM遥感影像、2000年ASTER影像、2010年的SPOT5影像及数字高程模型,运用RS和GIS对祁连山西段大雪山和党河南山冰川变化进行研究。结果表明:1957/1966-2010年研究区冰川面积缩小了17.21%,冰储量减小了24.1%。其中,1957-2010年间大雪山冰川面积缩小了16.03%(0.30%/a),平均每条冰川缩小0.133 km~2,末端平均退缩181 m(3.4 m/a),冰储量减小了22.4%;1966-2010年间党河南山冰川面积缩小了18.32%(0.42%/a),平均每条冰川缩小0.111 km~2,末端平均退缩159 m(3.6 m/a),冰储量减小了25.7%。大雪山南北坡冰川面积分别减小了22.82%和15.51%,党河南山南北坡冰川面积分别减小了22.39%和16.76%,总体来看,南坡冰川退缩幅度强于北坡。分析认为,气温上升是研究区冰川退缩的主导因素。与祁连山东、中部冰川变化相比,研究区冰川面积缩小幅度相对较小,这是区域气候差异、冰川规模等因素综合作用的结果。     

博格达峰地区气候变化特征及其对冰川变化的影响

20世纪中叶以来,随着全球变暖加剧,中国冰川普遍发生了退缩,对局地人民生活、生存环境及社会经济产生了深刻的影响,对位于西北干旱区的博格达峰地区尤为突出.本文首先采用趋势分析、突变检验和小波变换等方法对研究区周边气温、降水进行研究,同时应用Landsat l-4、5、7MSS、TM/ETM+影像分析1972-2013年博格达峰区冰川变化特征,在此基础上系统探讨冰川变化与该区气候变化之间的响应关系.结果表明:①1960-2013年研究区气温、降水变化倾向分别为0.19℃/10 a和12.4 mm/l0 a;年平均气温在1990年前后存在显著突变,年降水量在1985年前后存在突变.气温主要表现为8～10 a的周期,降水周期性较差.目前处于气温偏高、降水偏少期;②1972-2013年冰川面积减少46.71±1.32 km2,年均退缩率为0.66％±0.02％,冰川退缩趋势明显.其中1972-1990年,冰川年均退缩率为0.44％±0.03％;近20年来冰川退缩加剧,年均退缩率达到0.78％±0.09％;③通过分形理论对研究区冰川空间结构特征分析表明,预计未来冰川消融率将趋于稳定,但仍处于较高状态;④对比中国西部各地区冰川的变化,发现该地区冰川退缩和其他区域退缩速率相吻合;⑤1990年之前博格达峰地区冰川变化受温度和降水共同控制,1990年之后冰川退缩主要由气温上升引起.     

玉龙喀什河源区32年来冰川变化遥感监测

根据航空相片、地形图、遥感影像数据分析了玉龙喀什河源区的冰川变化,结果表明,1970~2001年本区冰川总体上以稳定冰川的数量占多数,但由于部分冰川的退缩使得整个研究区的冰川表现为萎缩的趋势。1970~1989年冰川规模有扩大的趋势,冰川面积、储量分别增加了1.4 km²、0.4781 km³,约占1970年研究区相应总量的0.12%、0.19%;而1989~2001年的冰川面积、储量分别比1970年减少了0.5%、0.4%,是西北干旱区冰川面积变化幅度最小的区域。分析认为该区域1970~1989年冰川扩大可能与该地区的冰川对20世纪60年代末温度降低、降水量增加有10~20年滞后响应有关;1989~2001年冰川退缩,主要受温度快速上升影响,而丰富的降水对冰川退缩起到缓冲的作用。     

近25 a布喀达坂峰冰川变化与气候的响应

利用面向对象分类方法,从Landsat影像中提取了1990年、2000年、2010年、2015年4期布喀达坂峰地区冰川空间分布数据,并利用GIS技术分析研究区最近25 a来冰川变化,探讨了冰川对气候变化的响应关系。结果表明：布喀达坂峰冰川总面积退缩了7.28 km²,退缩速率为0.29 km²·a^-1,占1990年的1.78%,且1990-2000年、2000-2010年、2010-2015年各个时段内冰川退缩速率呈较快-快-慢的状态,不同朝向的冰川退缩速率略有差异,南坡山谷冰川退缩速率最快,北坡坡面冰川次之,中段平顶冰川退缩速率最慢;冰川表面运动速度沿中流线向冰川侧脊和冰川末端递减,符合冰川运动一般规律,而不同类型的冰川其表面运动速度的时空变化具有差异性。研究发现,夏季均温的显著升高和年降水量的缓慢增加的共同作用是引起布喀达坂峰冰川退缩的主要原因。此外,地势条件和冰川自身结构等因素对冰川变化的作用也不容忽视。     

新疆阿勒泰地区2002-2011年地表水资源变化趋势

在RS技术支持下,应用气象数据（主要为气温、降水）、基础地理数据及2002-2011年时间序列的Landsat TM、ETM+、MODIS/Terra+Aqua MCD43A4遥感影像产品,对阿勒泰地区地表水资源时空变化特征进行了分析,探索气象因素影响下阿尔泰山冰川积雪和地表水资源之间的相互作用。结果表明：在研究时段内,阿尔泰山6月2日的冰川积雪面积呈波动增加趋势,8月21日的冰川积雪面积则呈波动减少趋势。从景观格局的特征来看,随着夏季冰雪融水量增加,水资源量总体呈上升趋势,在研究时段内水域总面积增加了57.91 km²,增加面积主要来源于湖泊和水库,2011年的湖泊和水库面积分别为1 044.33 km²和196.27 km²,比2002年分别增加了16.67 km²和101.79 km²;沼泽湿地和坑塘湿地的面积变化呈一定的起伏,2002-2011年间面积分别减少了35.91 km²和24.27 km²,湖泊和水库的破碎度较低,沼泽湿地、河流和坑塘湿地的破碎度高,表明沼泽湿地、河流和坑塘湿地对气象因素变化较敏感。     

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...     

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。     

1972～2013年东天山博格达峰地区冰川变化遥感监测

利用1972年MSS,1990、1999年TM和2013年ETM+遥感影像资料作为数据源,通过目视解译结合GIS技术,提取博格达峰地区4期冰川边界,同时对研究区周边气温降水进行趋势分析和周期分析,研究其与冰川的响应关系。结果表明:1 1972~2013年冰川面积退缩了23.79%(占1972年),退缩速率为0.58%/a。1972~1990年冰川退缩较慢,为0.38%/a,近20 a来冰川退缩加剧,达到0.74%/a;2冰川规模越小,退缩越快;3东南坡退缩最快,东坡次之,北坡最慢;4冰川退缩比率随坡度的变化呈正态分布;5研究区处于气温偏高期,降水偏少期,气候变暖是冰川退缩的主要原因;6对比发现该地区与天山其他区域冰川退缩速率相吻合。