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基于RS和GIS的东帕米尔高原冰川近40年来的变化研究

曾磊  
【摘要】:冰川变化是气候变化的直接产物并且对气候变化的响应表现明显。随着3S技术(遥感技术、地理信息系统和全球定位系统)的发展,尤其是遥感技术中较高分辨率光学传感仪器的应用,对于那些气候条件严酷、海拔高、地势陡、雪崩频发难以到达的冰川,通过3S技术能够很好的对其进行面积、长度等的大范围、多方位的监测和计算,成为20世纪70年代以来冰川学研究的重要手段之一。新疆地区气候极端干旱,冰川在该地区淡水资源中占有及其重要的地位。近半个世纪以来,新疆地区所发生的气温升高,冰川消融加速等现象与全球尺度气温升高密切相关。气温的持续升高使得冰川的消融量大于积累量,是导致新疆地区冰川消融量持续增加的主要原因。 本文选取新疆西南边缘的东帕米尔高原为研究区,依据1972年Landsat Mss遥感影像,2000年和2011年的Landsat TM/ETM+遥感影像数据,以地理信息系统为基础,采取监督分类、波段比值法的方法对冰川边界进行自动提取,并在此基础之上参考冰川编目数据采用目视解译的方法对冰川边界进行修正,获取了研究区冰川变化特征;分析全球变暖背景下,研究区冰川变化的区域特征,并结合1957-2010年气温、降水数据,研究东帕米尔冰川变化与气候变化之间的关系;依据研究区冰川空间特征,采用分形理论对研究区冰川空间复杂程度进行分析;并与西部其他地区冰川面积变化进行对比。主要研究成果体现在以下三个方面: 1.冰川变化:东帕米尔高原冰川共有1253条冰川,1972-2000年,研究区共有4条冰川完全消融,10条冰川前进,总面积变化率-5.28%,年减小2.369km2,总储量变化率-6.14%,年减小0.185km3。2000-2011年,研究区共有16条冰川前进,总体面积变化率为-0.54%,年减小0.93km2,总储量变化率为-0.58%,年减小0.0165km3。1972-2011年,总面积变化率为-5.79%,年减小2.599km2,总储量变化率为-6.69%,年减小0.201km3。2000-2011年冰川变化速率较1972-2000年有所减缓。 2.冰川变化规律分析:按照不同分类标准,将1972-2011年东帕米尔冰川分别按照不同方位、不同面积等级和不同流域进行分类可以得到如下结论:(1)东南坡冰川面积减小幅度最大,达到了10.87%,西南坡面积减小幅度最低,仅有2.88%;(2)面积规模10km2的冰川面积减小量最大为0.58km2但消融率最低,面积规模在0.5-1.0km2的冰川面积减小率最高可达9.24%,面积规模0.1km2的冰川面积减小量最低。(3)盖孜河流域冰川面积减小量最大,可达45.54km2,依格孜牙河流域冰川减小率最高,可达10.95%,喀拉湖流域冰川消融量和消融率均达到最低。 3.冰川变化的影响因素分析: (1)气候因素:夏季气温和年降水量是控制冰川变化的根本原因。1957-2010年研究区年均温、降水量以及夏/冬季均温、降水量均呈现出上升的趋势,但气温的急剧升高是造成冰川萎缩的主要原因。1972-2000年冰川年减小率较大与70年代的相对高温和降水量较少有关。2000-2011年冰川变化幅度减缓,基本处于稳定状态与80年代初期-90年代中期的相对低温和相对丰富的降水量有关。(2)冰川空间结构因素:应用分形理论研究冰川面积-周长之间的关系,并对其空间结构的稳定性进行分析,与实际消融量进行对比。研究结果表明,东帕米尔高原冰川稳定指数呈现出微弱的下降趋势,说明今后研究区冰川消融率将处于较高的状态。 4.与其他地区冰川变化比较: 东帕米尔高原冰川近40年来的变化趋势与我国西部地区冰川表现出来的趋势基本吻合,即:条数减少,面积缩小,储量减小。研究区冰川属于典型的极大陆冰川,其面积减小率较青藏高原南部和东南部海洋型冰川小的多,但是与高原内部相同类型的冰川相比,其面积变化率要大,具体原因还需要进一步的气象资料、冰川运动和物质平衡等相关资料分析研究。


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