基于RS和GIS技术青藏高原湖泊动态变化研究

以青藏高原70年代MSS影像数据与2000年ETM影像数据为主要信息源，基于RS和GIS技术研究近30年来青藏高原湖泊面积的动态变化。结果表明：近30年来在部分湖泊面积减小的情况下青藏高原湖泊总面积和数量是增加的，其面积增加3316．52km^2，但在各区域具有不同的变化趋势。     

青藏高原湖泊演变类型的遥感研究

以2000年和2001年美国陆地卫星Landsat-7获得的青藏高原ETM+影像数据作为主要信息来源,运用遥感技术结合目视解译研究青藏高原湖泊演变类型。得出青藏高原湖泊演变的典型类型有:向心型、偏移型、分散型等。青藏高原的湖泊多为这几种典型类型的变异方式或组合方式出现。     

青藏高原典型冰川和湖泊变化遥感研究

青藏高原冰川和湖泊变化是气候变化敏感的指示器,利用地形图、航空照片、TM卫星遥感资料和其它相关研究文献资料,分析了青藏高原典型地区的冰川和湖泊变化情况.结果表明:1960-2000年期间,在气温上升、降水增加、最大可能蒸散降低的背景下,研究区内不同地区湖泊的面积变化存在比较大的空间差异.以冰川融水为主要补给的纳木错和色林错地区的主要湖泊以扩大为主,而以降水为主要补给的黄河源地区的主要湖泊则基本上全面萎缩.研究区的冰川在1960-2000年期间以退缩为主,但各地退缩的幅度有较大的差异.     

青藏高原近25年来主要湖泊变迁的特征

青藏高原分布有青海湖、纳木错、色林错3个特大型湖泊和扎日南木错、当惹雍错、阿牙克库木湖、班公错、哈拉湖、鄂陵湖、羊卓雍错、扎陵湖、赤布张错、乌兰乌拉湖、昂拉仁错11个大型湖泊。通过对20世纪70年代中期的MSS图像和90年代末期—21世纪初期的ETM 图像的解译,对近25年来青藏高原重点湖泊的变迁进行了分析。研究结果表明,哈拉湖、鄂陵湖面积相对稳定;青海湖、扎日南木错、当惹雍错、阿牙克库木湖、扎陵湖、乌兰乌拉湖等8个湖泊的面积都有不同程度的缩小,其中青海湖、乌兰乌拉湖面积减少最多,分别为60.60km2、59.80km2;纳木错、色林错、班公错3个湖泊的面积都有不同程度的增加,其中色林错面积增加最多,达140.52km2。重点湖泊的变迁分析为研究青藏高原的湖泊演化和气候、环境变迁提供了新资料。     

青藏高原湖泊变化遥感监测及水量平衡定量估算研究进展

青藏高原湖泊是气候变化的重要指示器,20世纪90年代中期以来,在暖湿化环境下降水增多和冰川冻土加速融化导致的湖泊扩张是青藏高原最为突出的环境变化特征。值得注意的是,湖泊水位变化的空间分布特征和西风带及印度季风带影响区的降水量变化具有高度的空间一致性。严酷的自然环境导致对青藏高原内陆湖泊的实地观测变得难以企及,而遥感技术的发展正好可以克服以上局限,该技术已经成为青藏高原湖泊变化监测的主要研究手段。本文围绕遥感监测技术与方法,综述了青藏高原湖泊面积、水量、冰物候、水体参数以及水量平衡定量估算等方面的研究进展。部分研究以流域为尺度应用多源遥感与水文模型进行水量平衡定量评估,结果表明青藏高原内陆地区的湖泊水量增加的主要贡献因素是降水增多,而冰川融化、冻土消融及其他因素的贡献程度却相对较小。当前,学术界一般认为：大尺度的降水年代际变化是青藏高原湖泊近期变化的主要原因,而冰川冻土加速消融又进一步加速湖泊扩张或抑制了部分湖泊收缩。过去,关于青藏高原湖泊变化的气候响应机制研究大多停留在对降水、蒸发、温度、风速、冰冻圈融化等气候因素的定性描述上;现在,在湖泊水量平衡方面,越来越多的研究开始在定量化方面取得进展;将来,随着更多遥感数据的开放共享,以及更多水文与气象站点的投入使用,将为青藏高原湖泊的水量平衡定量研究提供更好的数据条件。     

青藏高原新型层控与褶皱湖泊的发现

青藏高原是我国免受人类干扰的最大湖泊分布区,是进行湖泊研究的理想区域.利用高空间分辨率遥感影像对可可西里地区的湖泊进行研究,发现了由地层和褶皱控制的新型湖泊,并通过对涟湖成因的剖析,提出了层控湖泊的概念.研究表明:可可西里的层控湖泊主要受古近系和新近系红层控制,软硬岩层的韵律变化使湖泊在形态、数量、规模和空间分布等方面具有明显的规律性;受地层出露宽度的限制,层控湖泊以小型和微型湖泊为主;褶皱湖泊也发育在古近系和新近系红层中,在青藏高原很可能属于首次发现;大部分层控湖泊的形成时代晚于中新世,与构造运动有关的沉积环境动荡变化,是其成群、成带发育的根源.     

青藏高原湖泊面积变化规律及影响要素分析

青藏高原是气候变化的敏感区域,在全球气候变暖的背景下,高原湖泊发生明显变化。本文利用基于青藏高原湖泊遥感数据,分析了1970 s—2021年青藏高原大于1 km²的湖泊面积的时空变化特征。研究结果表明：(1)青藏高原的湖泊面积和数量均呈现先减少后增加的态势,1995年前大部分湖泊呈现萎缩状态,1995年之后青藏高原湖泊数量(16.5个/a)和面积(472 km²/a)都呈现增加趋势,并在2019年达到最大值。西藏湖泊数量增加远大于青海省湖泊数量的增加。不同面积湖泊中,(1,100] km²湖泊数量增加最迅速,占总增加数量的77.2%。(2)青藏高原湖泊面积与气温的相关性(R=0.821 3)要比与降水的相关性(R=0.584 7)高。其中分区间研究表明,西藏湖泊面积与气温的相关性(R=0.807 2)更好,这与青藏高原的变化规律一致。而青海省则不同,与降水的相关性较高(R=0.679 1),可能是由于西藏地区冰川和多年冻土面积占比较大。     

近40年来青藏高原湖泊变迁及其对气候变化的响应

湖泊对气候波动有敏感记录。本文以GIS和RS技术为基础,在野外实地考察的基础上,从20世纪70年代、90年代、2000年前后和2010年前后4期Landsat遥感影像中提取了青藏高原所有湖泊边界信息,建立了青藏高原湖泊空间数据库。分析表明的青藏高原面积大于0.5 km2的湖泊总面积变化：（1）从20世纪70年代至90年代增加了13.42%; （2）从20世纪90年代至2000年前后增加了4.86%; （3）从2000年前后至2010年前后增加了13.04%。可见,近40年来,青藏高原湖泊个数和面积均呈增加的趋势。气象数据分析表明,青藏高原气候出现了由暖干向暖湿的转型,表现为气温升高、降雨量增加和蒸发量减小。笔者选取了研究区内面积大于10 km2的时间上合适做比较的所有湖泊,逐一分析了其在4个时期的动态变化情况,并根据变化结果进行了分区。不同时期的湖泊变迁具有区域差异性：（1）从20世纪70年代至90年代,西藏北部、中部、藏南、青海羌塘盆地和青海东部湖泊呈萎缩趋势; （2）20世纪90年代至2000年,青海北部湖泊萎缩; （3）2000年至2010年,除藏南外,青藏高原其余地区湖泊全面扩张。不同补给源的湖泊对气候变化的响应模式不同：（1）气温主要影响以冰雪融水及其径流为主要补给源的湖泊,如色林错、赤布张错等; （2）降雨量主要影响以大气降雨和地表径流为主要补给源的湖泊,如青海羌塘盆地; （3）蒸发量直接影响湖泊水量的散失,在青藏高原总体蒸发量减小的大环境下,部分地区因升温引起的湖泊蒸发效应超过了降水和径流量增加,湖泊出现萎缩的现象,如羊卓雍错流域。总之,地质构造控制了湖泊变迁的总格局,而短时间尺度的湖泊变迁主要受气候因素的影响。此外,湖泊动态变化还受冰川、人类活动、湖盆形状、补给和排泄区等因素的影响。     

新疆主要湖泊水域面积动态变化研究

近年来,许多学者提出中国西北特别是新疆地区气候由暖干向暖湿转型的观点,作为重要的转型信号之一,干旱区湖泊及其流域的生态环境变化倍受广泛关注,针对这些问题,本文选用20世纪80年代后期以来不同时期的LANDSAT卫星遥感影像,从新疆北、南、东和西北4个不同方向分别选择了乌伦古湖、博斯腾湖、艾丁湖和艾比湖等典型湖泊做为研究对象,对其湖泊水域面积的动态变化,展开了遥感监测与研究.结果表明,自80年代后期以来,新疆的湖泊水域面积呈现不同程度的扩大趋势,乌伦古湖水域面积由1989年的862.1km2扩大到2002年的899.3km2;与1990年相比,2000年的博斯腾湖水域面积增大了369.9km2;1999年的艾丁湖与1990年相比,约有16.7km2的新水域的生成;艾比湖的水域面积由1990年的547.6km2增加到2003年的1 029.2km2.在与新疆同期气象资料的分析对比后发现,湖泊水域面积的变化与气温和降水量的年度变化呈正相关,且变化的趋势有较好的吻合性.     

青藏高原湖泊沉积物色素与湖泊环境的响应

本文通过对青藏高原湖泊表层沉积物色素、有机碳含量和环境因子的测定和分析,初步探讨了青藏高原湖泊中色素的来源特征和该地区湖泊浮游植物群落组成结构等信息。结果表明,青藏高原湖泊沉积物TOC含量多在4%~6%之间,藻类植物是沉积物色素的重要来源。颤藻科和蓝藻科在青藏高原湖泊浮游植物中生长优势明显,颤藻科在数量上相对蓝藻科有明显优势。青藏高原湖泊溶解氧(DO)、电导率(SC)对湖泊中藻类生长状况影响明显,其中SC的升高对该地区湖泊中藻类生长有抑制作用。     

Dynamic Changes of Lakes in Tibet Plateau and the Climate Interaction in the Past Forty Years

正Lake change,as a mirror of climate change,has obvious indication and warning effect on climate.By extracting information of all lakes in Tibet Plateau from Landsat of the 1970’s,the 1990’s,around 2000 and 2010 based on RS and GIS,and,in combination with on-the-spot investigations to a few representative lakes,the authors     

1980-2005年藏东南然乌湖流域冰川湖泊变化研究

基于1980年地形图和1988年、2001年Landsat数据以及2005年中巴资源卫星数据,对藏东南然乌湖流域1980-2005年25 a来冰川和湖泊的面积变化进行了研究.结果表明:1980-2005年间,冰川面积从496.64 km2减少到466.94 km2,冰川萎缩了29.7 km2,萎缩速率为1.19 km2·a-1 ,萎缩量占冰川总面积的5.98%,冰川面积占流域总面积的比例从22.42%减小到21.08%.区域冰碛湖泊面积则从1980年29.79 km2增大到2005年33.27 km2,湖泊面积扩大了3.48 km2,增加的速率为0.14km2·a-1,扩大面积占湖泊总面积的11.68%,湖泊而积占流域总面积的比例从1.34%增加到11.5%.其中,冰川面积在1980-1988年萎缩速率为1.73 km2·a-1 ,1988-2001年为0.82 km2·a-1和2001-2005年为1.3 km2·a-1.而湖泊面积在1980-1988年扩涨速率为0.11 km2·a-1,1988-2001年为0.12 km2·a-1,2001-2005年为0.27 km2·a-1,湖泊逐年加速扩涨.从流域内的气象数据来看,温度升高,是该区域冰川萎缩的根本原因,湖泊加速扩涨主要受到冰川萎缩,冰川融水量加大的影响.     

青藏高原热融湖塘动态监测中高分辨率遥感数据处理方法研究

遥感技术由于能够快速、 宏观的获得研究区域的数据, 已成为青藏高原热融湖塘动态监测的重要技术手段. 基于野外现场调查和SPOT-5、 QuickBird两种高分辨率遥感卫星数据的特性分析, 结合影响青藏高原热融湖塘发育的一系列特征因素, 探讨了最适合于青藏高原热融湖塘动态监测的高分辨率遥感数据的纠正、 融合和信息提取方法. 应用该方法对2006-2009年间北麓河盆地北侧的红梁河至秀水河段公路沿线局部63 km²范围的热融湖塘进行了变化特征分析, 结果表明该区的热融湖塘个数和总面积在研究时段都有所增加, 其中湖塘由70个增加到75个, 湖塘总面积增量19.65%.     

青藏高原各拉丹冬地区冰川变化的遥感监测

以位于青藏高原长江源头的各拉丹冬地区冰川为例, 利用2000年的TM数字遥感影像资料、 1969年的航空相片遥感资料、地形图及数字地形模型, 通过遥感图像处理和分析提取研究区小冰期最盛期(LIA)、 1969年和2000年的冰川范围, 并在地理信息系统技术支持下分析该地区冰川的进退情况. 研究结果表明, 该地区1969年冰川面积比小冰期最盛期的冰川面积减少了5.2%, 2000年的冰川面积比1969年的冰川面积减少了1.7%. 从1969年到2000年最大冰川退缩速度为-41.5 m*a-1, 最大冰川前进速度为+21.9 m*a-1. 本区的冰川基本处于稳定状态, 冰川退缩的速度不是太大, 并有前进的冰川存在.     

西藏高原盐湖的构造地球化学和生物学研究

按盐湖的盐类组分和地质构造背景差别,将其概分为普通盐湖和特种盐湖。前者产于克拉通、地台等稳定构造区;后者分布于活动构造区,包括大陆边缘火山弧后盆地或陆-陆碰撞带,板块转换带后盆地。西藏高原盐湖产于陆-陆碰撞带;盐湖硼和稀碱元素主要来自高原深部壳层重熔岩浆,热水成为输入盐湖中的重要载体;盐湖水化学类型和组分特征控制了不同的成矿专属性。笔者等对藏北高原作了大范围盐湖生物概查,在调查的125个湖泊中,确定30个盐湖有卤虫繁衍。在羌塘北部21个湖泊中,已鉴定出浮游植物95种,主要种类有Gloeothece linearis,Doctylococcopsis rhaphichoidesHansg,Chroococcus minor,Naviculasp.,Cymbella pusilla,Dunaliellasalina,Chlorella rulgaris,Diatoma elongatum。浮游动物共鉴定出原生动物16种,主要种类有Voriticellaspp.,Epistylisspp.,Keratella quadrata,Daphniopsis tibetana,Artemiasp.等。     

1972-2009年念青唐古拉山西段冰湖分布及其变化特征

冰湖是研究气候变化的重要指标之一,了解冰湖分布和变化的特征,对认识冰川与气候之间关系和冰湖溃决灾害评估有着重要意义。运用遥感资料监测念青唐古拉山西段近40a来的冰湖分布及其变化,并结合DEM研究冰湖垂直分布的变化,探讨影响冰湖分布和变化的可能因素。研究结果表明:(1)研究区冰湖数量和面积近年来都呈迅速增加趋势,冰湖增加150个,冰湖面积增加4.384km2。气温升高、冰川融水增加是冰湖增多和面积增大的主要原因;(2)冰湖垂直分布变化明显,新增冰湖个数峰值位于海拔5 500～5 700m,占新增冰湖总数的61%;新增冰湖面积峰值在海拔5 400～5 700m,占新增湖总面积的44%;冰湖面积在大部分海拔高度上均呈扩张态势;(3)海拔高于5 400m的区域,1991-2009年新增的冰湖数量远多于1972-1991年。冰湖在高海拔区分布的变化对念青唐古拉山区冰川消融以及气候垂直变化具有一定的指示作用。     

青藏高原积雪被动微波遥感资料与台站观测资料的对比分析

积雪资料的可靠程度在反映积雪变化、预估后期气候变化时非常重要, 利用青藏高原74个气象台站资料与被动微波遥感资料进行对比分析. 结果表明: 两种积雪资料在高原南部边缘、高原东部唐古拉山与念青唐古拉山东部均表现为高值区, 在柴达木盆地、高原腹地及沿雅鲁藏布江一线表现为一致的少雪区,在青海南部和藏东南地区差异较大.遥感资料的积雪深度和积雪日数变化敏感区与台站观测资料存在差异.在积雪的显著季节性特征及气候尺度上的年际变化特征方面, 遥感资料与台站资料具有很好的一致性, 但遥感资料在刻画积雪季节内波动特征方面欠佳, 且年平均积雪深度和积雪日数遥感数据偏大.对AMSR-E逐日积雪资料进行评价发现, 高原腹地总精度大于高原边缘地区, 海拔3 000 m以下的反演精度较高, 雪深在9~10 cm时的反演精度较高.     

青藏高原积雪深度和雪水当量的被动微波遥感反演

利用1993年1月份的SSM/I亮度温度数据反演了青藏高原的雪水当量,首先使用被动微波SSM/I数据19和37GHz的水平极化数据来反演雪深,根据积雪时间的函数来计算实时的雪密度,由雪的深度和密度计算出雪水当量.最后,利用SSM/I数据的19和37GHz的垂直极化亮度温度梯度对计算出的雪水当量进行回归分析,得到了利用SSM/I数据直接反演雪水当量的算法.