冰川是極地或高山地區(qū)地表上多年存在并具有沿地面運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的天然冰體,冰川變化與全球氣候、生態(tài)環(huán)境及人類(lèi)社會(huì)發(fā)展息息相關(guān)。在全球變暖的背景下,冰川作為氣候變化的敏感因子,在研究氣候變化、理解氣候與冰川變化的相互作用機(jī)制方面扮演著重要角色。多源遙感數(shù)據(jù)的應(yīng)用為大范圍、長(zhǎng)時(shí)間的冰川變化監(jiān)測(cè)提供了有效手段,尤其使研究自然條件惡劣的冰川區(qū)成為可能。地處青藏高原、夏季平均溫度升高最為明顯的易貢藏布流域是我國(guó)境內(nèi)典型的山地冰川分布區(qū)之一,冰川退縮引發(fā)的氣候波動(dòng)、生態(tài)失衡問(wèn)題在該流域尤為突出。然而,由于多方面因素、條件制約,該流域一直是冰川編目的數(shù)據(jù)缺失區(qū),也是冰川退縮研究的空白區(qū),研究這一區(qū)域冰川形態(tài)演變與物質(zhì)平衡對(duì)于認(rèn)識(shí)我國(guó)藏東南地區(qū)海洋型冰川的變化現(xiàn)狀、驅(qū)動(dòng)機(jī)制以及未來(lái)趨勢(shì)具有重要的科學(xué)意義。冰川運(yùn)動(dòng)、表面消融將高海拔的物質(zhì)積累向低海拔生態(tài)圈輸送,構(gòu)成了冰川與流域氣候、生態(tài)、水文間物質(zhì)循環(huán),冰川表面形態(tài)變化(面積與高程變化)和底部物質(zhì)交換(冰川流動(dòng)等)又是影響冰川物質(zhì)平衡的重要因素,而冰川、徑流、大氣則是局部氣候系統(tǒng)內(nèi)部相互作用最主要的三個(gè)因素。本文聚焦易貢藏布流域冰川變化及物質(zhì)平衡,利用多源遙感數(shù)據(jù)系統(tǒng)完成了2003-2015年的冰川面積、表面流速及高程監(jiān)測(cè)。在此基礎(chǔ)上,結(jié)合氣溫、降水量等數(shù)據(jù),分析了冰川變化對(duì)氣候的響應(yīng),探討了冰川物質(zhì)輸送與冰川幾何形態(tài)的關(guān)系,并預(yù)測(cè)了冰川未來(lái)的變化趨勢(shì)。主要研究結(jié)果如下:(1)提取了易貢藏布流域冰川的面積,對(duì)中國(guó)第二次冰川編目進(jìn)行了補(bǔ)充。采用 ENVISATASAR、ALOSPALSAR、Sentinel-1A 三種 SAR(Synthetic Aperture Radar)數(shù)據(jù)源,利用冰川在SAR干涉對(duì)上的失相干現(xiàn)象確定了 2003、2007、2010和2015年的冰川區(qū)與非冰川區(qū),結(jié)合Landsat影像設(shè)置了冰川分布高程閾值,提取了冰川邊界,精度82%以上,取得了冰川面積的監(jiān)測(cè)結(jié)果。易貢藏布流域冰川呈現(xiàn)集中分布,平均海拔5200m以上。2003-2015年冰川覆蓋率“小增大減”,即:由23.5%上升至27.9%后迅速縮減到13.8%,退縮速率為0.8%/a。在易貢藏布流域三個(gè)主要冰川聚集區(qū)(Part1、Part2、Part3)內(nèi),Part1以山地冰帽、懸冰川、冰斗冰川為主,面積較小且獨(dú)立分布,退縮消失最為明顯;Part 2內(nèi)的冰川大多存在高程連續(xù)變化的冰舌,退縮主要發(fā)生在由粒雪盆到冰舌末端的物質(zhì)輸送部位;Part3內(nèi)分布著大型復(fù)式山谷冰川,雖然退縮明顯,但幾何形態(tài)比較完整,冰川消融多發(fā)生在坡度較大的山體表面。(2)獲取了易貢藏布流域冰川的表面流速�；谔卣髯粉櫾�,估算了 SAR影像對(duì)對(duì)應(yīng)年份的冰川表面流速,用積累區(qū)面積比例法(AAR,AccumulationArea Ratio)加權(quán)估算了冰川物質(zhì)平衡線(ELA,Equilibrium Line Altitude)。結(jié)果顯示:Sentinel-1A影像對(duì)的配準(zhǔn)精度最高,ALOS PALSAR次之,而ENVISATASAR最差,但都滿足計(jì)算精度要求。2003、2007、2010、2015年夏季,冰川表面位移速率分別為0-464.6m/a、0-515.4m/a、0-492m/a、0-447.5m/a。地表形態(tài)變化驅(qū)動(dòng)冰川運(yùn)動(dòng),而不同類(lèi)型的冰川流速差異十分明顯:由粒雪盆聚集成的冰斗冰川、懸冰川流速較低,山谷冰川以及大型的復(fù)式山谷冰川運(yùn)動(dòng)迅速,有明顯的流速峰值。利用DEM提取了流域山脊線,根據(jù)冰川類(lèi)型分析了 19條冰川的面積變化、表面流速以及ELA。其中,2003年與2010年由于采用了相同的數(shù)據(jù)源,因而流速結(jié)果分布較為相似;2007年冰川較為穩(wěn)定,有明顯的流速高值區(qū)和大量覆蓋的低流速區(qū);2015年冰川覆蓋面積急劇下降,表面流速提升最為明顯。Part1內(nèi)ELA約為58600m,卡加冰川、G093563E30502N冰川、亞力經(jīng)冰川和塔弄冰川的流速為8.9～405m/a,平均流速集中分布在206～208m/a之間;Part2內(nèi)ELA約為5730m,G093579E30315N冰川、G093642E30319N冰川、嘎洛共冰川、榮哇冰川和G093951E30329N 冰川流速分別在 0.9～428.5m/a 之間;Part3 內(nèi) ELA 約為 5690m,黨污色蒙冰川、絨浦冰川、嚇列浦冰川、踏啞弄冰川、勒普冰川、炯拉冰川、夏曲冰川、G094591E30498N冰川、怡青冰川、若果冰川流速分別在0～515.7m/a之間,Part3是易貢藏布流域內(nèi)最大的冰川聚集區(qū),冰川表面流速分布存在顯著的坡向差異。表面平均流速隨著冰川面積的減小而增大,消融將冰川分割成為了更小的獨(dú)立單元,內(nèi)部受力平衡改變是造成流速重新分布的內(nèi)因。(3)估算了易貢藏布流域冰川的表面高程變化。通過(guò)ICESat和CryoSat-2兩種測(cè)高數(shù)據(jù)比測(cè)實(shí)驗(yàn)并經(jīng)過(guò)參考橢球系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換,有效聯(lián)合了 GLAS14和L2I兩種產(chǎn)品進(jìn)行冰川表面高程變化監(jiān)測(cè)。考慮到數(shù)據(jù)的空間分布和時(shí)間連續(xù)性,將高程變化監(jiān)測(cè)分成3個(gè)不同監(jiān)測(cè)單元(冰斗/懸冰川、山谷冰川、復(fù)式山谷冰川),嚴(yán)格剔除異常值之后,將SRTM DEM作為參考平面計(jì)算了各個(gè)高程測(cè)量年份的高差值,分段(2003-2008 年為 ICEsat/GLAS 14,2009-2015 年為 Cryosat2/L2I)擬合了2003-2015年間易貢藏布流域冰川表面高程的變化趨勢(shì)。冰斗/懸冰川在2003-2015年速率分別為-0.57m/a和-0.72 m/a;山谷冰川在2004-2015年呈生長(zhǎng)狀態(tài),速率分別為0.61m/a和0.1 1m/a;復(fù)式山谷冰川組成的冰川共同體在2003-2015年退縮顯著,速率分別為-0.21m/a和-2.22m/a;CryoSat-2/L2I測(cè)量三類(lèi)冰川在2010-2015年的高程波動(dòng)比較劇烈,高程變化值也明顯高于ICESat。除了大氣折射、系統(tǒng)噪聲、固體潮等冰川高程計(jì)算中的共同固有誤差,地表坡度、粗糙度以及算法設(shè)計(jì)則是測(cè)高數(shù)據(jù)在局部流域冰川高程測(cè)量數(shù)據(jù)中主要的誤差來(lái)源。(4)氣溫上升對(duì)冰川退縮影響顯著。通過(guò)對(duì)NCEP/NCAR夏季月平均氣溫?cái)?shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)整個(gè)青藏高原年際平均氣溫呈上升趨勢(shì),并且每年6-9月的冰川消融期平均氣溫也呈上升趨勢(shì),喜馬拉雅山脈至橫斷山脈一線更為明顯。GPCP逐月平均降水量數(shù)據(jù)分析表明雖然青藏高原東南部年降水量呈現(xiàn)增加趨勢(shì),但在冰川積累期的11月至次年2月降水量卻顯著減少。易貢藏布流域內(nèi)面積最小的冰斗/懸冰川、以及分布面積最大的大型復(fù)式山谷冰川表面高程與溫度成負(fù)相關(guān)關(guān)系,與降水反而關(guān)系不大。山谷冰川的表面高程與積累期降水成正相關(guān)關(guān)系。易貢藏布流域內(nèi)上述三類(lèi)冰川表現(xiàn)出不同的退縮模式:小型冰川(冰斗/懸冰川)退縮表現(xiàn)為物質(zhì)平衡線抬升和冰川表面高程降低;中型冰川(山谷冰川)主要表現(xiàn)為冰舌變化,冰舌斷裂會(huì)改變冰川形態(tài),導(dǎo)致山谷冰川向小型冰川演變,而冰舌退縮同時(shí)改變物質(zhì)輸送速率。山谷冰川表面高程受上游積累區(qū)冬季降水量影響較大;大型冰川(大型復(fù)式山谷冰川)則表現(xiàn)出中心積累區(qū)面積減小的特征,被分割成更小的獨(dú)立冰川是其主要的退縮模式。易貢藏布流域山地冰川區(qū)是中國(guó)冰川退縮最明顯的區(qū)域之一。綜上所述,溫度升高是導(dǎo)致易貢藏布流域冰川變化最主要的原因,溫度抬升使冰川表面形態(tài)改變、表面高程持續(xù)降低以及表面流速加快。通過(guò)觀察各年份不同的遙感影像對(duì)比發(fā)現(xiàn):流域內(nèi)面積較小、獨(dú)立分布的冰斗冰川/懸冰川的退縮速度越來(lái)越快,未來(lái)會(huì)成為易貢藏布流域內(nèi)最先消失的冰川類(lèi)型。而山谷冰川受氣溫和降水共同作用,冰舌生長(zhǎng)和退縮兩種變化形式共存是該類(lèi)型冰川活動(dòng)的特征。大型復(fù)式山谷冰川雖然在形態(tài)上依然較為穩(wěn)定,但未來(lái)向更小的冰川單元即山谷冰川、冰斗冰川、冰斗山谷冰川和懸冰川演變的趨勢(shì)十分明顯,且由于內(nèi)部山脊線的出現(xiàn),積累區(qū)被分割,積累面積將進(jìn)一步縮小。雖然2003年以來(lái),山地冰川隨著局部氣溫波動(dòng)發(fā)生過(guò)不同時(shí)間尺度的進(jìn)退變化,但青藏高原東南部整體的氣候變化在向不利于冰川生長(zhǎng)的趨勢(shì)發(fā)展。
【學(xué)位單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類(lèi)】：P343.6
【部分圖文】：

研宄內(nèi)陸冰川及其對(duì)局部氣候變化、局部水文變化的影響研究提供幫助。??１．４．２技術(shù)路線??圖１－１為該論文的技術(shù)路線圖，它概括和總結(jié)了本文各部分主要內(nèi)容及使用到??數(shù)據(jù)和采用的處理方法、步驟以及結(jié)果、目的。本論文中所涉及的每種方法、所??得到的每種變化結(jié)果均在對(duì)應(yīng)章節(jié)中有詳細(xì)論證與說(shuō)明。??１９??

２．１研究區(qū)??易貢藏布流域位于３０°０５’－３１°０３’Ｎ、９２°５２’－９５°１９’Ｓ之間，坐落于青藏高原東??部，念青唐古拉山脈東南段。易貢藏布以西藏嘉黎縣念青唐古拉山脈南麓為源頭，??自西北向東南注入帕隆藏布，流域覆蓋嘉黎、邊壩和波密三個(gè)自治縣的部分地區(qū)，??主體位于波密縣境內(nèi)，處于雅魯藏布江大拐彎處的頂端。易貢藏布流域面積??１３５３３ＭＴ７，高山聳立、河谷深切是該流域最主要的地貌特征。流域平均海拔超過(guò)??４０００％最高點(diǎn)位于南迦巴瓦峰，海拔高度為６３３８ｍ。易貢藏布流域內(nèi)地質(zhì)基礎(chǔ)薄??弱，以南迦巴瓦峰和拉加白壘峰為中心的新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)使之成為現(xiàn)代地殼運(yùn)動(dòng)最活??躍的地區(qū)之一，山崩、滑坡、雪崩、冰崩、泥石流等山地自然災(zāi)害頻發(fā)，不僅改??變了流域內(nèi)的地形條件，也加劇了流域內(nèi)冰川的分布變化。如１９００年章龍弄巴特??大泥石流；２０００年的滑坡再次堵塞河道形成堰塞湖，決堤后造成了下游洪水災(zāi)害??［４０，１８２］??Ｏ??９３°０＇Ｆ．?９４°０＇Ｅ?９５°０，Ｅ??

氣候垂直分帶明顯，由低到高依次為亞熱帶、暖溫帶、山地溫帶、山地??亞寒帶及高山寒帶。由于印度洋的暖濕氣流可以抵達(dá)易貢藏布全境，年平均氣溫??約為－８．８°Ｃ，最高月平均氣溫為１７．２°Ｃ最低為－１７°Ｃ。此外，雅魯藏布江下游成??為切開(kāi)喜馬拉雅山和青藏高原的地形屏障，易貢藏布流域成為西南季風(fēng)暖濕氣流??進(jìn)入青藏高原的最大通道，每年五至九月，印度洋季風(fēng)受念青唐古拉山阻擋，使??易貢藏布流域１？合好形成一個(gè)向北突出的舌狀多雨帶［１８７］，年平均降水量為９５８ｍＷ，整個(gè)流域成為青藏高原降水最多、最為濕潤(rùn)的地區(qū)，而且降雨相對(duì)集中于夏季，??據(jù)波密氣象站的觀測(cè)數(shù)據(jù)記錄，夏季降水量占全年降水量的７０％以上［４１，１８８］。??季風(fēng)帶來(lái)的豐富降水與藏東南陡峭的山谷地形相互作用，使易貢藏布流域生??長(zhǎng)著罕見(jiàn)的海洋型山谷冰川。流域內(nèi)共有冰川１７２４條，總面積達(dá)到３９１０Ａｍ２，總??體積４４４＾３，是青藏高原內(nèi)一個(gè)典型的現(xiàn)代冰川發(fā)育中心。流域內(nèi)雪線高度超過(guò)??３５００ｗ，而在海拔５０００米以上的地段，冰磧丘陵起伏，冰川湖零星分布，冰川與??氣候、地理?xiàng)l件等因素之間的相互作用表現(xiàn)十分突出［２２］。??
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本文編號(hào)：2835125