柴达木盆地冰川变化遥感监测
【类型】期刊
【作者】卢娜(中国地质调查局西安地质调查中心)
【作者单位】中国地质调查局西安地质调查中心
【刊名】人民黄河
【关键词】 冰川;遥感;温度;降水量;柴达木盆地
【资助项】中国地质调查局地质调查项目(1212011220974)
【ISSN号】1000-1379
【页码】P16-18
【年份】2019
【期号】第2期
【期刊卷】1
【摘要】采用MODIS标准数据产品中的MCD12Q1数据集对柴达木盆地2001—2012年的冰川面积进行提取、统计、分析,并结合夏季平均气温、年降水量等气象资料分析冰川面积变化的原因。结果表明:柴达木盆地冰川面积总体呈增大趋势,平均增速为85 km2/a;各流域冰川面积也呈增大趋势,那棱郭勒乌图美仁区增大趋势最为明显,平均增速为35km2/a;茫崖和小灶火气象站的夏季平均气温呈略降低趋势,年降水量呈增加趋势,这是冰川面积变化的主要原因。
【全文】 文献传递
【水文泥沙】
柴达木盆地冰川变化遥感监测
卢娜(1981—),女,河北衡水人,助理研究员,主要从事生态水文地质调查研究工作。
E-mail: luna8232@gmail.com
地球上的冰川覆盖了大陆11%的面积,储存着全球80%的淡水量,是巨大的固体淡水水库,是自然界重要而且极具潜力的淡水资源。同时,冰川也是全球气候变化的指示器,对气候变化响应敏感。在全球气候变暖的背景下,20世纪前半叶全球山地冰川普遍退缩,20世纪80年代后出现加速退缩的趋势[1]。冰川是局地水文循环及生态系统的重要组成部分,流域内冰川覆盖度及其变化对流域的水文特征有重要影响[2]。在西北内陆流域,冰川融水量占河川径流量的1/4,是一些绿洲农业赖以生存和发展的生命线。
由于大部分山地冰川地处偏远地区,气候条件恶劣,交通不便,并且数量众多,因此人工观测冰川极其不便。随着遥感技术的广泛应用,卫星资料已成为冰川研究的主要数据源之一。其中陆地资源卫星数据(MSS、TM、ETM+)应用最为广泛,中巴卫星数据、ASTER数据、MODIS数据等也有应用。利用卫星遥感数据研究冰川面积变化主要有目视解译[3-6]和计算机自动分类两种方法,其中计算机自动分类包括监督分类[4-8]与非监督分类[9]、雪盖指数法[10-11]、比值阈值法[12-15]等。笔者采用MODIS标准数据产品中的MCD12Q1数据集,提取2001—2012年柴达木盆地内冰川的分布,统计冰川面积的变化趋势,并分析产生变化的原因。
1 研究区概况
柴达木盆地位于青海省西北部,四周被高山环抱,南部为昆仑山,东北部为祁连山,西北部为祁漫塔格山和阿尔金山。盆地内主要河流有那陵郭勒河、格尔木河、香日德河、巴音河、塔塔棱河、大小哈勒腾河等,湖泊星罗棋布。在柴达木盆地的高山区广泛分布有现代冰川,冰川主要分布在海拔5 400 m以上的祁连山、阿尔金山南坡东段,以及海拔4 800 m以上的昆仑山北坡。这些冰川是柴达木盆地内主要河流的最初水源以及径流的重要补给来源。
将柴达木盆地划分为8个水资源三级区:哈尔腾河苏干湖区、茫崖冷湖区、鱼卡河大小柴旦区、巴音河德令哈区、都兰河希赛区、那棱郭勒乌图美仁区、格尔木区、柴达木河都兰区。其中哈尔腾河苏干湖区、茫崖冷湖区、鱼卡河大小柴旦区、那棱郭勒乌图美仁区、格尔木区内分布有冰川。区内的冰川融水分别补给哈尔滕河、铁木里克河、塔塔棱河、那棱郭勒河、格尔木河。
2 数据来源与研究方法
研究数据采用MODIS标准数据产品中的MCD12Q1数据集,该数据为3级陆地标准数据产品,是根据Terra和Aqua数据联合开发的土地覆盖分类数据,空间分辨率为500 m。交叉验证分析结果表明该产品总的精确度为75%,精度较高。MCD12Q1数据集包括5种分类方案,其中第一种为国际地圈与生物圈计划(IGBP)的土地覆盖分类系统(IGBP-Type 1)。该分类系统将全球分成17个土地覆盖类型,其中第16种类型为永久冰雪,即冰川。笔者分别统计2001—2012年柴达木盆地周边山区及各流域冰川的面积,分析冰川面积变化趋势,并对其成因进行初步探讨。
3 结果与分析
3.1 冰川变化趋势
2012年盆地内冰川分布在5个流域中,其中那棱郭勒乌图美仁区冰川面积最大,占全区总面积的44%,其余依次为哈尔滕河苏干湖区、格尔木区、茫崖冷湖区、鱼卡河大小柴旦区,分别占全区总面积的18%、16%、14%、8%。
2001—2012年盆地内冰川总面积变化曲线见图1,可以看出,盆地内冰川面积呈波动增大趋势。2012年冰川面积较2001年增加了934 km2,平均增速为85 km2/a。2001—2012年盆地各流域冰川面积变化曲线见图2,可以看出,各流域冰川面积也呈增大趋势。那棱郭勒乌图美仁区冰川面积增大趋势最为明显,其中2001—2008年冰川面积呈波动增大趋势,2008年之后冰川面积逐年增加,总的平均增速为35 km2/a。茫崖冷湖区冰川面积平均增速为18 km2/a,格尔木区冰川面积平均增速为13 km2/a,哈尔滕河苏干湖区冰川面积平均增速为11 km2/a,鱼卡河大小柴旦区冰川面积平均增速为7 km2/a。

图1 2001—2012年盆地冰川总面积变化曲线

图2 2001—2012年盆地各流域冰川面积变化曲线
3.2 成因探讨
水(降水)、热(气温)及其组合是影响冰川发育的主要气候因子。降水决定冰川积累,气温决定消融,它们的组合共同决定着冰川的性质、发育和演化[16]。夏季温度的变化将直接影响冰川消融量的变化,而年降水影响冰川积累量[3]。因此,选取盆地内靠近山区的茫崖和小灶火气象站的数据进行分析。2000—2011年茫崖、小灶火气象站降水量和夏季平均气温曲线见图3~图6,可以看出,茫崖与小灶火气象站夏季平均气温波动幅度不大,呈略降低趋势。小灶火气象站年降水量2000—2007年呈逐年增加趋势,尤其是2007年,降水量达160.3 mm,之后略有波动,总体呈增大趋势。茫崖气象站降水量呈波动增大趋势。夏季气温的降低与年降水量的增加使得冰川的累积量大于消融量,冰川面积呈增大趋势。

图3 2000—2011年茫崖气象站年降水量曲线

图4 2000—2011年茫崖气象站夏季平均气温曲线

图5 2000—2011年小灶火气象站年降水量曲线

图6 2000—2011年小灶火气象站夏季平均气温曲线
4 结 语
柴达木盆地冰川面积总体呈增大趋势,平均增速为85 km2/a;各流域冰川面积也呈增大趋势,那棱郭勒乌图美仁区增大趋势最为明显,平均增速为35 km2/a;茫崖和小灶火气象站夏季平均气温呈略降低趋势,年降水量呈增加趋势,这是冰川面积变化的主要原因。
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