天山中段南北坡冰川变化研究 ——以库克苏河流域和开都河流域为例

论文摘要

冰川是气候变化的指示器和储存体,其变化是全球变化的重要指标。随着遥感技术的快速发展,借助遥感手段研究冰川的性质和特征、监测冰川的动态变化是20世纪70年代以来冰川学研究的重要手段之一。传统的冰川编目是以野外考察、地形图和航空像片为数据源,耗时、耗力、效率低,遥感具有覆盖范围大以及易于获得难以到达区域的空间数据、光谱数据和时间数据的优势,利用遥感数据进行冰川监测是非常有效的途径,为全球冰川动态变化研究提供了及时、准确、廉价的数据源。新疆地区气候极端干旱,冰川在新疆淡水资源中占有极其重要的地位。新疆气候所发生气温升高、冰川消融加速等现象,与全球尺度的气温升高密切相关。气温的持续升高,使得消融量远大于累积量,是导致新疆地区冰川消融量持续增加的主要原因。本研究论文中选取天山中段库克苏河流域以及与之毗邻的开都河流域作为研究区,依据1963年航空像片为依据绘制成图的地形图和2004年8月的ASTER影像为数据源,以地理信息系统为基础,对天山中段冰川信息的提取方法进行研究并结合野外实地调查,提取冰川相关信息,获取研究区中冰川的变化特征;遥感影像处理中,对比比值法、雪盖指数法、监督分类与非监督分类的特点,数字化冰川过程中以冰川编目为参考;分析全球变暖的气候背景下不同区域冰川资源变化的区域特征;根据不同区域冰川空间特征,采用分形理论分别对库克苏河流域和开都河流域冰川空间复杂度进行分析;并与西部其他区域冰川变化进行对比。主要的研究成果体现在以下四个方面:1.冰川变化:库克苏河流域（5X045）冰川共有169条,区域面积变化率-19.3 %,年均减小0.8 km2,总冰储量消融率-22.6%,年均减小0.0541km3,7条完全消融;开都河流域（5Y692）冰川共有92条,区域面积变化率-17.4 %,年均减小0.3 km2,总冰储量消融率-19.5%,年均减小0.0237km3,1条完全消融,研究区冰川整体呈退缩趋势。冰川消融在形态上通常表现为末端退缩、面积缩小和厚度减薄。规模较大的冰川,末端海拔分布较低,对气温升高的适应性较强,面积相对变化率小但,绝对量大;而规模较小的冰川一般分布于较高的海拔,大部分处于消失或即将消失状态,单条冰川面积损失绝对量较小而相对变化率较大。2.冰川变化的影响因素:经灰色关联分析冰川消融因素后,库克苏河流域冰川消融与开都河流域冰川消融最主要的内部因素均为冰川的面积与长度;冰川面积减小率随冰川面积的变大而降低,冰川越小对气候变化越敏感,研究区内小型冰川处于多数地位,气温升高、小型冰川数量众多是导致研究区冰川面积变化率较大的最主要因素。夏季气温和年降水是导致冰川变化的根本因素。3.冰川空间结构分布的影响及预测:应用分形理论研究冰川面积?周长之间的关系,并对其空间特征结构的稳定性进行了分析,与实际消融进行了对比。研究表明库克苏河流域冰川与开都河流域研究区内冰川的稳定指数呈现轻微增强的趋势,表明今后研究区冰川的消融速率仍将处于比较高的状态。4.与其他区域冰川变化的比较及其差异的原因:库克苏河流域和开都河流域冰川变化趋势与我国西部其他区域冰川所表现的趋势相吻合,即条数减少、面积变小,冰储量下降的趋势。研究区内冰川变化率较我国西部其他区域冰川变化率偏大,原因初步认为较大的变化率与研究区内小冰川数量众多有关。冰储量变化高于面积的变化,这种表现的趋势在天山山区尤为明显。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.1.1 研究背景
• 1.1.2 研究意义
• 1.2 国内外研究进展
• 1.2.1 国际冰川变化监测进展
• 1.2.2 国内冰川变化监测进展
• 1.2.3 天山山区冰川监测进展
• 1.3 研究意义与技术路线
• 1.3.1 研究意义
• 1.3.2 技术路线
• 第二章 研究区概况
• 2.1 天山山脉概况
• 2.2 库克苏河流域地理概况
• 2.2.1 地理区域
• 2.2.2 气候特征
• 2.2.3 冰川概况
• 2.3 开都河流域地理概况
• 2.3.1 地理区域
• 2.3.2 气候特征
• 2.3.3 冰川概况
• 第三章 数据与研究方法
• 3.1 数据源
• 3.2 数据预处理
• 3.2.1 统一坐标系
• 3.2.2 地形图数据处理
• 3.2.3 遥感影像处理
• 3.2.3.1 辐射校正
• 3.2.3.2 大气校正
• 3.2.3.3 几何校正
• 3.2.3.4 正射校正
• 3.2.3.5 图像锐化
• 3.3 冰川属性数据提取
• 3.3.1 遥感影像冰川信息提取
• 3.3.1.1 比值法
• 3.3.1.2 雪盖指数
• 3.3.1.3 监督分类和非监督分类
• 3.3.1.4 对分类结果的对比分析
• 3.3.2 地形图冰川数据提取
• 3.4 数据质量的不确定分析
• 第四章 库克苏河流域冰川变化特征
• 4.1 库克苏河流域冰川变化特征
• 4.2 库克苏河流域气候变化特征
• 4.3 库克苏河流域冰川空间形态对冰川变化的影响
• 第五章 开都河流域冰川变化特征
• 5.1 开都河流域冰川变化特征
• 5.2 开都河流域气候变化特征
• 5.3 开都河流域冰川空间形态对冰川变化的影响
• 第六章 对比分析
• 6.1 库克苏河流域冰川与开都河流域冰川变化特征对比
• 6.2 库克苏河流域与开都河流域气候变化特征对比
• 6.3 库克苏河和开都河流域冰川变化与我国西部其他地区冰川变化对比
• 第七章 结论与展望
• 7.1 主要结论
• 7.2 问题与展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简介