小冰期以来羌塘高原中西部冰川变化图谱分析

文章编号:100020240(2009)0120040208

小冰期以来羌塘高原中西部冰川变化图谱分析

收稿日期:2008206205;修订日期:2008208201

基金项目:中国科学院知识创新工程重要方向项目(ZCX22YW 2301);湖南省自然地理学重点学科建设项目;国家自然科学基金项目

(40871043);科技部科技基础性工作专项(2006F Y110200)资助

作者简介:李德平(1964—

),男,湖南常德人,副教授,2003年在南京大学获博士学位,主要从事GIS 与自然资源评价教学与研究工作.E 2mail :Lideping106@

李德平1,　王利平1,　刘时银2,　谢自楚1,　丁良福2,　吴立宗2

(1.湖南师范大学资源与环境科学学院,湖南长沙410081;2.中国科学院寒区旱区环境与工程研究所,甘肃兰州730000)

摘　要:运用地理信息图谱理论与方法,以地形图、航空相片、Landsat TM 和ETM +遥感数据为基础数据源,分析了羌塘高原中西部小冰期至2000年代的冰川变化.结果表明:这里虽仍有部分冰川存在前进,但冰川整体呈萎缩状态,而且近几十年来,冰川退缩加剧.与同一区域的普若岗日相比,研究区冰川更为稳定.与其它山区冰川相比,这里由于是极大陆型冰川区,所以冰川较其它山区冰川相对稳定.气温升高和降水减少是该区冰川退缩的主要原因.关键词:羌塘高原中西部;RS 和GIS ;图谱;冰川变化;气候中图分类号:P343.6

文献标识码:A

0　引言

全球变化和可持续发展研究是当今科学研究的两大主题,尽管对全球气候变暖的程度和速度,科学家们还存有争议,但全球气候变暖已经是不争的事实[1].冰川变化对气候变化反映极为敏感.20世纪以来随着气候变暖,全球大部分冰川退缩,最近20a 退缩速度加剧[2-3].所以,冰川变化是高山气

候变化的极好代用指标[4].此外,冰川变化对局地气候、生态环境、水资源变化及其海平面升降均产生影响[5].因此,监测和研究冰川变化规律,尤其是代表性冰川或典型区域冰川变化,不仅具有重要的科学意义,而且也对人们的生产生活具有实际意义[5-7].

由于极地冰盖体积庞大,使得它们对气候变化的反映显得较为迟钝[8-9].而山岳冰川广泛发育的“世界第三极”———青藏高原,与两极冰盖相比,冰川规模相对较小,但其特殊的地形和气候条件使得青藏高原山地冰川对气候变化更为敏感[10].青藏高原的冰川面积占中国冰川总面积的80%以上[11].自小冰期以来,特别是20世纪以来,青藏高原的冰川发生全面退缩[12-14].所以,开展青藏高原的冰川

变化研究对研究全球气候变化和可持续发展具有重要的意义.然而青藏高原,尤其是羌塘高原地区受恶劣的自然条件和不便的交通条件的制约,至今考察较少,缺乏系统的观测资料,且该区冰川数量众多,采用常规的测量技术对冰川的变化进行全面的测量和对比不太现实.20世纪中期以来,随着青藏高原资源与环境研究的不断深入和遥感技术的发展,特别是高分辨率遥感卫星的发展,使得青藏高原冰川动态变化监测取得了一些进展[7,15-20].本文以羌塘高原中西部的典型冰川区为研究区,采用地理信息图谱分析方法,利用航空相片、Landsat TM 和ETM +影像数据以及地形图,结合遥感与GIS 技术,分析了小冰期以来的冰川变化.

1　研究区概况与现代冰川分布

羌塘高原以高海拔而广阔平坦的高原面构成青藏高原的主体,又被称为藏北高原,是高原面保存最完整的区域.其范围为昆仑山以南,冈底斯山以北,喀喇昆仑山以东,唐古拉山以西广袤的高原内陆流域地区.冰川发育主要是气候、地势、地形诸因素综合影响的结果[21].羌塘高原处于青藏高原腹部,周围高山阻隔,降水稀少,形成于晚第三纪

第31卷　第1期2009年2月

冰　川　冻　土

J OU RNAL OF G L ACIOLO GY AND GEOCR YOLO GY

Vol.31　No.1

Feb.2009

图1　研究区冰川分布示意图

Fig.1　Map of glacier distribution in the studied area,the central and western Qangtang Plateau

的夷平面被后期强烈构造活动整体抬升所构成的现代羌塘高原辽阔而完好的高原面,且地势相对高差不大,也没有超过7000m的高大山体,都限制了第四纪冰川发育[22-23].所以,冰川面积是青藏高原各山系中最小的,仅为1986.93km2[22].羌塘高原历经晚新生代多次构造运动的影响,发生了东西向和南北向的大断裂,以及北西西、北东东的斜交断裂,形成一系列断块山和断陷盆地,这些断块山地顶面残留了大范围的古夷平面,顶部较为平坦,冰川发育以高峰或高大山体为中心,呈星斑状辐射分布的冰帽型或平顶型为主.羌塘高原雪线海拔在全国各冰川区中分布位置最高,一般海拔为5700～6000m[6].随着降水量从东向西的逐渐减少,羌塘高原雪线海拔随之升高,但变幅不大[21-23].

位于羌塘高原的土则岗日、布若岗日、藏色岗日、色乌岗日、普若岗日等冰川群,大致呈东西向排列,是藏北最大的冰帽分布区,面积大约占整个羌塘高原冰川面积的40%以上[22].对于整个羌塘高原来说,该区很具有代表意义.普若岗日是羌塘高原上最大的冰帽,也是青藏高原上面积最大的冰原[23],蒲健辰等[24]已研究过普若岗日近期冰川变化.因此,本文选取位于羌塘高原中西部的土则岗日、布若岗日、藏色岗日、色乌岗日等冰川群为研究区(图1). 图2显示了羌塘高原中西部2000年代冰川不同规模的频率分布.本区共有150条冰川,面积约为556140km2.面积在2km2以内的冰川多达104条,占研究区冰川总数量的6913%,但这个面积区间的冰川总面积仅占全部冰川面积的12%,最小的冰川面积仅为0105km2(编码5Z634B8).而面积超过15km2的冰川有9条,仅占全部冰川条数的6%,由于平均规模大,冰川总面积占全部冰川面积的5214%.但面积大于45km2的冰川只有编码5Z631E1冰川1条,是研究区最大的冰川,面积约为70191km2.

图2　2000年代冰川不同等级规模的频率分布状况Fig.2　Frequencies of glacier number grade and glacierized area grade in the central and western Qangtang

Plateau during the2000s

2　数据源及其处理

本研究所需数据来源如下:1)1970,1971年拍摄,比例尺为1∶60000的航空相片校对的9幅1∶100000地形图;2)1990年11月3日(轨道号: Pat h141,Row36)、1990年11月10日(轨道号: Pat h142,Row36)、1992年10月12日(轨道号: Pat h144,Row36)获取的TM/Landsat影像;3) 1999年9月1日(轨道号:Pat h141,Row36),2002年5月27日(轨道号:Pat h142,Row36),2001年10月13日(轨道号:Pat h144,Row36)获取的ETM+/Landsat影像.

2.1　数据预处理

由于山区的地形起伏,对遥感成像的影响较大,会造成遥感影像的变形.因此,在冰川变化的遥感监测过程中,以1∶100000的地形图数字化生成的DEM为参考,对TM/Landsat和ETM+/

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