新疆冰川分布现状及变化
【类型】期刊
【作者】揭文辉，付丽华，张策，魏本赞（核工业航测遥感中心；东华理工大学地球科学学院）
【作者单位】核工业航测遥感中心；东华理工大学地球科学学院
【刊名】河北遥感
【关键词】 冰川；新疆；面积；分布
【页码】P22-25
【年份】2019
【期号】第2期
【摘要】以2014年6-9月新疆全区Landsat-8 OLI遥感影像为基础，提取新疆全区冰川面积22262.38km2，占新疆总面积1.34%。相比较于第二次冰川编目数据中新疆冰川面积22623.82km2，新疆冰川面积缩减361.44km2，缩减1.60%。新疆广阔的山脉分布及水热条件有利于冰川的发育，发育的冰川类型齐全，主要分布于昆仑山、天山中，其次分布于阿尔泰山、萨吾尔山及阿尔金山。
【全文】 文献传递
新疆冰川分布现状及变化
摘要：以2014年6-9月新疆全区Landsat-8 OLI遥感影像为基础，提取新疆全区冰川面积22262.38km2，占新疆总面积1.34%。相比较于第二次冰川编目数据中新疆冰川面积22623.82km2，新疆冰川面积缩减361.44km2，缩减1.60%。新疆广阔的山脉分布及水热条件有利于冰川的发育，发育的冰川类型齐全，主要分布于昆仑山、天山中，其次分布于阿尔泰山、萨吾尔山及阿尔金山。
关键词：冰川；新疆；面积；分布
一、引言
冰川是指极地或高山地区地表上多年存在并具有沿地面运动状态的天然冰体。冰川是大自然修筑的“固体水库”，在水资源的构成中占有重要地位[1]，是补给江河水量的重要源泉之一。新疆地处内陆干旱区，是我国冰川资源最为丰富的地区，是世界上唯一环绕沙漠分布着大量山岳冰川的地区[2]。新疆高山流域产流占地表径流的80%以上，其中冰川和积雪融水径流在总径流中的比例可达45%以上，积雪和冰川融水是河流的主要补给来源，在新疆北部的阿尔泰山和天山北坡河流主要以融雪径流补给为主，而在天山南坡、昆仑山、喀喇昆仑山和天山北坡的伊犁河流域的河流以冰川融水补给为主[3]。
2002年全球陆地冰空间监测计划（global land ice measurements form space,GLIMS）发布了由遥感技术提取的全球陆地冰川编目数据，然而用于提取新疆山区冰川的遥感数据在时间跨度上长达30多年，冰川边界的精度和时效性存在较大问题[4]。根据IPCC 2007年报告和新疆气象局的预测，在未来百年尺度，全球气温还将升高1.2-3.8℃，新疆区域21世纪初期（2001-2020年），年平均温度增加幅度在0.5-0.9℃，21世纪前期（2021-2030年），温度增加幅度在1.2℃左右，到21世纪中后期，气温将近一步增高，由此造成的冰川、积雪水资源变化及其对新疆水文、水资源影响将是巨大的，关系到新疆社会经济的可持续发展[5]。冰川在新疆水资源的构成中占有重要地位，是该区工农业生产赖以发展的重要保证[6]，因此，掌握新疆现有冰川的数量、分布及其变化具有重要的意义，本文用最新统计介绍新疆的冰川分布现状及其变化。
二、研究方法和数据
冰川地处偏远、自然环境恶劣、考察费用昂贵，对于冰川信息的获取，包括冰川面积、长度、几何形态和体积等，主要依靠地面或遥感观测，地面定位的冰川观测研究十分有限，1959年中国建立了第一个冰川定位观测站，截至2009年，定位观测冰川的数量仅增加到6个，对冰川的实地观测研究只是集中新疆天山乌鲁木齐河源天格尔山1号冰川、塔里木盆地阿克苏河上游托木尔峰青冰滩72号冰川、奎屯河哈希勒根51号冰川、哈密庙尔沟冰帽、博格达扇形分流冰川和友谊峰喀纳斯冰川等少数典型地区，不能大范围开展冰川变化的研究工作。定位冰川观测研究最大优势在于资料序列长，观测内容系统而详尽，但要在较短时间内，快速、全面、准确获取大区域冰川的面积量、长度信息、详细的几何形态及分布情况等冰川的基本数据信息，如新疆全区冰川面积量及其分布现状，只能依靠遥感手段获取。在过去几十年中，随着遥感技术的发展，遥感观测精度正逐步提高，为大范围、迅速研究冰川的变化提供了广泛的数据基础。
新疆全区卫星遥感影像数据中积雪覆盖普遍严重，许多冰川的末端还有表碛覆盖，给冰川的边界、长度及几何形态等信息的提取带来很大困难。本次研究使用Landsat-8卫星影像数据及数字高程模型（DEM）数据。根据图像光谱统计特征，结合冰川在不同波段的光谱特征和对不同波段组合图像的对比研究，选择TM 7（R）、5（G）、3（B）波段组合图像作为信息提取底图[7-11]。DEM数据包含了丰富的地形、地貌、水文信息，能够反映各种分辨率下的地形特征，通过DEM可以提取大量的地表形态信息，如地貌单元的坡向、坡度以及单元格之间的关系等，使地表地貌过程的研究由定性转变到半定量-定量化阶段[12]。通过Landsat-8卫星数据与DEM数据结合能够很好的进行冰川边界的判断及冰川其他信息的提取。为了得到积雪覆盖较少的，卫星影像获取时间范围选择为2014年6-9月。Landsat-8 753波段组合影像图如图1所示。
三、新疆冰川数量及分布现状
3.1 新疆冰川数量
据中科院兰州冰川冻土研究所估算，新疆冰川面积占全国冰川总面积的42%，冰川储量占全国冰川总储量的50%，冰川融水量占全国冰川总融水量的32%。本次提取冰川面积22262.38km2，占新疆总面积1.34%，自北向南主要分布于阿尔泰山、萨吾尔山、天山、昆仑山和阿尔金山。其中以昆仑山冰川最为发育，冰川面积15221.95km2，占新疆冰川总面积68.38%；西天山次之，面积5942.51km2，占新疆冰川总面积26.69%；二者冰川分布面积占全疆冰川面积的95.07%（表1）。
3.2 新疆冰川分布现状
新疆地域辽阔，南北跨度大，山势地形及气侯条件都具有自北而南的显著变化，因此冰川分布高度、冰川规模以及几何形态类型等具有相应的差异。新疆的冰川自北向南主要分布于阿尔泰山、萨吾尔山、天山、昆仑山和阿尔金山，绝大部分分布在天山和昆仑山，阿尔泰山、萨吾尔山及阿尔金山只分布有少量的冰川（图2）。
3.2.1 阿尔泰山冰川现状
阿尔泰山位于新疆最北端，西与哈萨克斯坦共和国接壤，东与蒙古共和国接壤，北与俄罗斯和蒙古共和国接壤，在西南与萨吾尔山相接，南与准噶尔盆地相接。我国境内的阿尔泰山仅为该山脉中段的南坡，为一系列走向北西-南东的高大山体。山系长达500余公里，最宽处约150公里。冰川主要分布在阿尔泰山西北部，沿国境线展布，位于其主峰友谊峰附近，面积161.38km2，占新疆冰川总面积的0.72%。阿尔泰山东西两端地势较低，山体规模也较小，冰川数量较少，规模较小，为小规模的悬冰川。中北部的山体规模大、山峰高，冰川数量和面积占据了整个山系的主体，冰川类型以山谷冰川、冰斗冰川为主。阿尔泰山体两翼不对称，南坡陡而短，北坡缓而长，北坡冰川规模大于南坡。
3.2.2 萨吾尔山冰川现状
萨吾尔山位于新疆西北端。萨吾尔山主体位于哈萨克斯坦共和国境内，我国境内仅是其东段的末端，处于和布克赛尔蒙古自治县和吉木乃县间，呈近东西向三角形展布，最长约90余公里，最宽处约60公里。在我国境内又称木斯套山。萨吾尔山是新疆冰川数量最少、规模最小，同时也是发育冰川的最小山系，冰川面积8.08km2，占新疆冰川总面积不足0.1%。萨吾尔山只有穆斯套山一带山体海拔高度超过地区平均雪线，仅在该山体南、北坡发育小规模悬冰川，北坡冰川规模大于南坡。
3.2.3 天山冰川现状
天山横亘于新疆中部，可以分为西天山、东天山和南天山三部分，天山冰川发育，分布面积6637.1km2，占新疆冰川面积29.81%，其中又以西天山冰川最为发育。
（1）西天山冰川分布面积5942.51km2，占天山冰川总面积的89.5%，占新疆冰川总面积的26.69%。西天山东西两端地势较低，山体规模也较小，冰川的数量也较少，冰川以小规模的冰斗冰川、冰斗-悬冰川、悬冰川为主。西天山南部和中段，山体规模较大，冰川作用规模也大，冰川面积占据了整个天山的70%以上，冰川类型以山谷冰川、冰斗-山谷冰川、冰斗冰川为主。西天山南部北坡陡而短，南坡缓而长，南坡冰川数量多，规模大；西天山北部南坡陡而短，北坡缓而长，北坡冰川数量多，规模大。西天山总体上南坡冰川分布数量和规模大于北坡。
（2）东天山冰川不发育，分布面积333.74km2，占天山冰川总面积的5.02%，占新疆冰川总面积的1.50%。东天山总体山体高度和规模都较小，冰川分布数量也较少，主要分布于博格达山、巴里坤山和哈尔里克山，冰川类型为小规模的悬冰川、冰斗冰川、冰斗-山谷冰川和冰斗-悬冰川。东西两端的博格达山和哈尔里克山地势较高，山体规模也较大，冰川数量较多，数量和面积都占东天山的80%以上。山体两翼不对称，总体上南坡冰川规模和数量大于北坡。另外博格达山和哈尔里克山横谷深切，保存有较完整的三级山顶古夷平面，这两山系发育了数量较多的平顶冰川。
（3）南天山地区海拔一般均在3000m以上，最高峰海拔5958m，极高山地区具备了发育冰川的地形及气候条件。南天山冰川分布面积360.85km2，占天山冰川总面积的5.4%，占新疆冰川总面积的1.62%。南天山东西两端地势较低，山体规模也较小，冰川稀少，为小规模的悬冰川。中段琼乌散库什河南北两岸的山体，山峰高、规模大，冰川数量和面积占据了整个山系的95%以上，冰川类型以山谷冰川、冰斗-山谷冰川、冰斗冰川为主。南天山山体两翼不对称，总体上南坡冰川规模大于北坡。
3.2.4 昆仑山冰川现状
昆仑山位于新疆的南部，是世界中、低纬山岳冰川最发育的地区，山势高大、宽阔，山体颇为壮观，昆仑山一般山脊海拔5000-7000米，地势西高东低。昆仑山冰川分布面积15221.95km2，占新疆冰川总面积的68.38%。各山都有冰川发育，冰川类型齐全，由于气候和地形要素的影响，山脉北坡冰川的数量和规模均大于南坡。西昆仑山山体规模较大，冰川数量多且冰川作用规模大，冰川面积占据了整个昆仑山的70%以上，冰川类型以树枝状山谷冰川、冰斗-山谷冰川、冰斗冰川为主。
3.2.5 阿尔金山冰川现状
阿尔金山位于新疆的东南部，呈北东向展布吧，西接西昆仑山，向东延入青海，北部塔里木盆地，南侧隔库木库勒盆地和可可西里山相望，新疆境内为阿尔金山西段，最高峰6161m，有小型冰川发育。阿尔金山冰川分布面积233.87km2，占新疆冰川总面积的1.05%。均为小规模的悬冰川、冰斗冰川、冰斗-山谷冰川和冰斗-悬冰川。
四、新疆冰川变化
据第二次冰川编目公布的数据，全国冰川面积约51,800km2，新疆冰川面积22,623.82km2，为全国冰川面积的43.8%，数据源为2004年-2011年TM、ETM影像[13]。本次遥感影像提取新疆冰川总面积22,464.78km2，数据源为2014年Landsat-8 OLI影像，与第二次冰川编目数据对比，新疆冰川面积缩减361.44km2，缩减1.60%。随着新疆气温的不断升高、区内降水的大幅减少等气候因数的影响，一些小规模冰川面积不断缩小甚至消失，规模较大的冰川不断变薄、冰舌退缩等。如图3所示西天山冰舌的退缩。
五、结论
（1）2014年新疆冰川面积22262.38km2，占新疆总面积1.34%，自北向南主要分布于阿尔泰山、萨吾尔山、天山、昆仑山和阿尔金山。其中以昆仑山冰川最为发育，冰川面积15221.95km2；西天山次之，面积5942.51km2；二者冰川分布面积占全疆的95.07%。
（2）新疆冰川普遍发育于各大山系中，集中发育在高大山峰周围，它们提供了有利于冰川发育的广阔积累空间和水热条件，发育的冰川类型齐全。阿尔泰山、萨吾尔山发育的冰川类型主要有小规模悬冰川、山谷冰川、冰斗冰川等；天山发育的冰川类型有山谷冰川、平顶冰川、冰斗冰川等；昆仑山发育的冰川类型有树枝状山谷冰川、冰斗冰川等；阿尔金山发育的冰川类型有小规模悬冰川、冰斗冰川等。
（3）2014年提取的新疆冰川面积22262.38km2，与第二次冰川编目数据中新疆冰川面积22623.82km2相比，新疆冰川面积缩减361.44km2，缩减1.60%。
参考文献：
[1]LAN Youg-chao,SHEN Yong-ping,WU Su-fen,et al. Changes of theG laciers and the Glacier WaterResources in the Typical River Basins on the North and South Slopes of the Tianshan Mountains since1960s[J].Journal of Arid Land Resources and Environment,2007,21(11)：1-8. [蓝永超,沈永平,吴素芬等.近50年来新疆天山南北坡典型流域冰川与冰川水资源的变化[J].干旱区资源与环境,2007,21(11)：1-8.]
[2]Wang Zongtai. THE GLACIERS IN XINJIANG[J]. ARID LAND GEOGRAPHY,1991,14(1)：18-24. [王宗太.新疆的冰川[J].干旱区地理,1991,14(1)：18-24.]
[3]Shen Yong-ping,Su Hong-chao,Wang Guo-ya,et al. The Responses of Glaciers and Snow Cover to Climate Change in Xinjiang(Ⅰ)：Hydrological Effects[J].Journal of Glaciology and Geocryology,2013,35(3)：513-527 [沈永平,苏宏超,王国亚等,新疆冰川、积雪对气候变化的响应(Ⅰ)：水文效应[J].冰川冻土,2013, 35(3)：513-527.]
[4]Du Wei-bing,Li Jun-li,Bao An-ming,et al. Information Extraction Method of Alpine Glaciers with Multitemporal and Multiangle Remote Sensing[J].Acta Geodaetica et Cartographica Sinica,2015,44(1)：59-66. [都伟冰,李均力,包安明等.高山冰川多时相多角度遥感信息提取方法[J].测绘学报,2015, 44(1)：59-66.]
[5]Liu Jia-qi.Xinjiang natural environment evolution of climate change and human activities[M].Beijing： China Water & Power Press.2014,169-186. [刘嘉麒.新疆地区自然环境演变、气候变化及人类活动影响[M].北京：中国水利水电出版社,2014. 169-186.]
[6]Kang Er-si,Yang Zheng-niang,Lai Zu-ming,et al. Runoff of snow and ice meltwater and mountainous rivers[M]∥Glaciersand their Environments in China.Beijing：Science Press,2000,190-233. [康尔泗,杨针娘,赖祖铭等.冰雪融水径流和山区河流//中国冰川与环境[M].北京：科学出版社,2000, 190-233.]
[7]SHANGGUAN Donghui,LIU Shiyin,DING Yongjian,et al.Monitoring glacier changes and inventory of glacier in MuztagAta-Kongur Tagh，East Pamir，China,using ASTER data[J].Journal of Glaciology and Geocryology,2005,27(3)：344-351 [上官冬辉,刘时银,丁永建等.利用ASTER影像对幕士塔格-公格尔山冰川解译与目录编制[J].冰川冻土,2005,27(3)：344-351.]
[8]Zhong Zhen-wei,Ye Qing-hua.Integrated Method of Glacial Information Extraction around the Mount Naimonacnyi[J].Journal of Glaciology and Geocryology,2009,13(4)：717-723 [仲振维,叶庆华.纳木那尼峰地区冰川信息的综合提取方法[J].冰川冻土,2009,13(4)：717-723.]
[9]SONG Bo,HE Yuan-qing,PANG Hong-xi,et al. Identifying Automatically the Debris-covered Glaciers in Chinaøs Monsoonal Temperate-Glacier Regions Based on Remote Sensing and GIS[J].JOURNAL OF GLACIOLOGY AND GEOCRYOLOGY.2007,29(3)：456-462. [宋波,何元庆,庞洪喜等.基于遥感和GIS的我国季风海洋型冰川区冰碛物覆盖型冰川边界的自动识别[J].冰川冻土,2007,29(3)：456-462.]
[10]Zhang Shiqiang, Lu Jian, Liu Shiyin. Deriving glacier borderinformation on Qinghai Tibet by TM high spectrum image [J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University,2001,26(5)：435-440. [张世强,卢健,刘时银.利用TM高光谱图像提取青藏高原喀喇昆仑山区现代冰川边界[J].武汉大学学报·信息科学版,2001, 26(5)： 435-440.]
[11]ZHANG Ming-hua. Extracting the Temperate Glacier Information in theMount Namjagbarwa, Tibet Autonomous Region,Based on ETM+Image [J].JOURNAL OF GLACIOLOGY AND GEOCRYOLOGY, 2005,27(2)：226-232. [张明华.基于ETM+影像的西藏南迦巴瓦峰地区海洋性冰川信息提取[J].冰川冻土,2005, 27(2)：226-232.]
[12]Pan Renyi.Study of the glacier distribution in the Tianger Mountainduring the Last Glacial[D].Peking University,2012. [潘仁义.新疆天格尔山末次冰期冰川的分布特征研究[D].北京大学,2012.]
[13]LIU Shiyin1, YAO Xiaojun2, GUOWanqin1,et al.The contemporary glaciers in China based on the Second Chinese Glacier Inventory[J]. ACTA GEOGRAPHICA SINICA,2015,70(1)：3-16. [刘时银,姚晓军,郭万钦等.基于第二次冰川编目的中国冰川现状[J].地理学报,2015,70(1)：3-16.]