基于多源遥感数据的西昆仑冰川变化监测

【摘要】：西昆仑山是我国主要的现代冰川发育地区之一,山岳冰川汇集,是青藏高原重要的组成部分。气候变化和不断加剧的人类活动,将对这一区域水资源利用与气候响应产生极大的不确定性。冰川的面积与长度、运动状态、物质平衡等变化是气候变化的直接或延迟体现,利用遥感手段监测它们的动态变化,探究变化趋势与驱动机制,能够为该区域资源可持续开发提供科学依据和决策支持。选用Sentinel-1 GRD与SLC数据、Landsat8 OLI多光谱数据、MODIS积雪产品MOD/MYD10A1、GLIMS冰川编目数据、JAXADSM高程数据,提取并分析了西昆仑山冰川2010-2017年面积变化、2014年秋-2017年秋逐季节冰川表面流速变化与2002-2017年冰川年最低反照率变化,主要结果与结论如下:冰川识别与面积变化方面:采用基于规则的面向对象图像分类方法,利用NDSI、相干系数与坡度为边界条件提取表碛覆盖型冰川,效果良好,面积误差约为5.32%,验证了利用微波遥感数据计算相干性并与光学数据相结合的方法提取表碛覆盖型冰川的可行性,识别精度满足需求。阿拉克沙依冰川在2012年前后发展成为跃动冰川,前进了 1245 m。2017年西昆仑山冰川总面积约为3008.21 km2(纯净冰川2997.55 km2,表碛区10.65 km2)。纯净冰川面积较2010年增加了1.11%,变化较小,表明冰川面积处于稳定状态。表碛区面积在快速增加,加速了冰川的融化。冰川表面流速方面:采用特征跟踪的方法,基于Sentinel-1ATOPSAR影像强度信息提取冰川表面不同季节流速,总平均误差为7.26m/yr,夏季误差较大。西昆仑山冰川表面流速分布约为10-400m/yr。空间上,跃动冰川年平均流速(50 m/yr)普遍高于其他冰川(20-40 m/yr);冰川尺度内,中游流速较大,而跃动冰川冰舌部分流速最大。时间上,2015-2017年冰川表面流速呈逐年递减趋势;季节尺度上,夏季流速比其他季节高约四分之一,但跃动冰川冬季流速最大。表明西昆仑山冰川流速季节特征明显,且年际变化呈逐年下降趋势。冰川反照率方面:基于MODIS积雪产品提取典型冰川年最低反照率(AMA),结果表明,2002-2017年,除崇测冰川AMA缓慢上升,各冰川均呈微弱降低趋势。期间,2006年前后AMA发生较大波动,值得进一步关注。冰川反照率空间分布与冰川高度结构很相似,反照率随海拔上升而增加。