基于遥感的东昆仑山冰川和气候变化研究

【摘要】：本文根据中国冰川编目、遥感影像、数字高程数据、气象数据等材料对1990-2010年东昆仑山冰川面积,1973-2010年布喀塔格峰冰川和马兰山冰帽面积,以及1960-2010年研究区气候变化进行的研究和分析。主要结论如下： (1)利用1990-2010年Landsat卫星数字遥感影像资料,结合数字地形图,分析东昆仑山现代冰川变化。结果表明：1990-2010年,研究区冰川呈现退缩趋势,1990-2000年冰川退缩速率(0.69%a-1)大于2000-2010年的冰川退缩速率(0.56%a-1),面积减少12.03%,退缩速率为0.60%a-1,消失140条冰川;研究区北部的冰川退缩最为明显,南部冰川退缩幅度最小；总冰川储存量减少34.228km3,相当于水量31.489km3。规模较小、偏北向的冰川,其面积退缩率较大,说明冰川规模、地理位置、地形因素都影响着冰川变化,并且这种变化也具有空间差异性。 (2)利用多元回归法研究50年来东昆仑山的气候变化。1960-2010年间冰川区气温总体表现出上升趋势,升高了近4℃：呈现上升-下降-上升趋势,1983年达到最低值,2006年出现最高点。年降水量与海拔高度存在不显著的正相关关系,呈现出明显的经度-纬度地带性分布规律,与纬度呈负相关性,与经度呈正相关性,年降水量的分布趋势是由东南向西北逐渐减小。1960-2010年,虽然年降水量呈现上下波动变化,但是总趋势还是逐渐增加,出现显著的阶段性特征,50a间降水量增长了81.5mm。 (3)基于Landsat RBV、Landsat MSS、Landsat TM、Landsat ETM+影像,研究布喀塔格峰冰川、马兰冰帽1973-2010年的变化情况。结果表明：布喀塔格峰37年间冰川面积共减少23.34km2,占1973年冰川面积的5.42%,平均每年减少0.14%;期间冰川呈现明显扩张趋势(1973-1976年),此后冰川呈退缩状态,但退缩速率逐渐减小(1976-2010年)。马兰冰帽1973-2010年冰川呈萎缩状态,总冰川面积减少12.31km2,占1973年冰川面积的6.04%,平均每年减少0.16%,不同时段冰川面积的年平均退缩速率不相同。退缩速率经历由快变慢,再由慢变快,最后冰川退缩到一定程度其退缩速率开始转慢的过程。由于地理位置、地形、冰川规模等因素的影响,布喀塔格峰冰川和马兰冰帽变化具有坡向差异,布喀塔格峰南坡冰川变化速率明显高于北坡,而马兰冰帽北坡冰川退缩速率大于南坡冰川退缩速率。 (4)结合布喀塔格峰和马兰山地区的气象特征对冰川波动和气候的响应关系进行了初步研究。布喀塔格峰和马兰地区的年平均气温表现为上升-下降-上升,夏季平均温度则出现下降-上升-下降-上升的波动趋势,冬季平均温度呈上升-下降-上升趋势；年降水量呈减小-增加趋势。不同的是,布喀塔格峰地区的年降水量是从上世纪80年代开始上升,马兰山地区的年降水量是从90年代开始增加。将两处冰川波动与气候数据变化相对应,发现冰川对气候变化的响应有一定时间的滞后期,且夏季温度变化对冰川消融影响更直接,降水量增多带来的冰川积累增加量不能抵消气温升高带来的消融增加的影响,所以,夏季平均气温上升和降水量减少相叠加加速了冰川消融。 (5)从区域尺度分析东昆仑山冰川变化与气温、降水的关系。东昆仑山冰川区内冰川变化与气温变化呈负相关,与降水量变化呈正相关。1980-1990年间,大幅度升温,降水量增加不明显,与此对应1990-2000年东昆仑山冰川呈退缩状态。1990-2000年间降水量明显增加,年均温虽然呈上升趋势,但增温幅度减小,但冰川变化仍主要受温度影响,2000-2010年东昆仑山冰川消融减弱。无论是干季还是湿季,西段的增温较为明显,东段升温则相对较弱。从20世纪90年代开始研究区开始进入降水量相对充沛时期,全年降水量和湿季降水量的变化在空间上呈现东、西段的增加幅度大于中部地区,南部增幅大于北部的基本特征,东昆仑山西北部是增幅最低的区域。西段冰川变化主要受到温度影响,东段冰川变化主要受到降水量影响。但因为冰川变化受到很多因素的影响,冰川变化与气候、降雨变化的对应关系并不能够简单的适用于整个研究区。