基于Landsat遥感影像的西昆仑冰川变化监测与流速估算研究（1977-2013）

发布时间：2017-05-08 10:13

  本文关键词：基于Landsat遥感影像的西昆仑冰川变化监测与流速估算研究（1977-2013），由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：政府间气候变化专门委员会(IPCC)在AR4、AR5都指出,全球气温变暖是一个正在发生的事实,且海平面在1901-2010年以1.7mm·a-1速率上升。全球气候系统五大圈层中,冰冻圈的变化是全球气候变化的最快速、最有效的指示器。冰冻圈是对气候系统影响最敏感的圈层,而冰冻圈是影响全球海平面变化的主要因素。AR5指出,在海平面上升中冰川贡献了0.76mm·a-1。AR4指出,冰冻圈的贡献率为30%-60%。AR5高信度的预估,未来气温继续升高,冰川退缩仍将继续。我国是中低纬度冰冻圈最发达的国家,过去的100多年中,我国冰冻圈已经显著萎缩。冰川的加速退缩,导致冰川洪水、冰湖溃决等灾害,短期内会导致河流水量增加,长时间内冰川资源的耗尽影响农业生产,严重威胁到冰川所在山区以及下游地区的人民安全。现在卫星技术的发展,使得大范围的空间监测成为可能,并且Landsat陆地卫星系列时间尺度长,可观测长时间段的冰川变化。本文选取青藏高原第二大冰川作用中心-西昆仑的冰川作为研究对象,研究近40年来在气候变化背景下,冰川的变化趋势与原因。选取1977年的MSS影像,1993年、2010年的TM影像,2002年的ETM+影像,以及2013年Landsat-8的OLI/TIRS影像,利用最大似然法监督分类、NDSI等方法提取纯净冰川,利用影像的热红外波段提取岩屑覆盖冰川。获取1977-2013年的冰川边界和面积。分析典型冰川的末端海拔高度、长度、面积以及冰碛湖面积的变化。利用图像匹配和特征点追踪的方法估算多峰冰川的表面流速。在此基础上,分析冰川与气候变化的关系。结论包括：(1)2013年冰川总面积为3000.39 km2,共445条,研究区以大型冰川为主。20条典型冰川,末端海拔高度在4475-5518m之间,长度在14-19km的冰川数量最多,长度与末端海拔呈负相关。冰川面积最多的海拔区间为5600-6600m。北坡冰川较南坡数量多、规模大。(2)1977-2013年,冰川总面积共减少91.12km2(2.95%)。其中1993-2013年的岩屑覆盖冰川面积分别为0.79 km2、0.86 km2、1.54 km2、1.86km2,增加了1.07km2。冰川的减小体积为20-21km3,相当于减少了19km3的水当量。1977-2013年,冰川减少速度为2.55km2·a-1。(3)1977-2013年,在海拔6000m以下的区域,冰川面积变化较大。冰川末端的后退,使4500-5500m冰川面积变化最明显。6000m以上由于冰川海拔较高,面积变化不明显。(4)1977-2013年,末端海拔升高的冰川有13条,3条末端海拔变化不明显。有17条冰川长度变短,明显变短的有9条。1977-2013年,20条典型冰川加之古里雅冰川,该21条冰川面积共减少58.85km2,变化率为2.70%。(5)20条典型冰川中,冰川后退速度最快的为多峰冰川,平均以50m·a-1后退。在1993-2002年以100m·a-1以上的速度后退。同时,多峰冰川末端海拔升高199m。该冰川也是面积减少最多的冰川(7.57km2),变化率为3.08%。冰川面积变化率最大的为西昆仑冰川左,高达6.64%。(6)1977-2013年,末端海拔升高明显,长度、面积减少多的冰川多处于山脉北坡。北坡冰川面积为1287.40km2,为南坡冰川面积的1.45倍,但1977-2013年北坡面积减少(42.72km2)为南坡的2.65倍。北坡冰川对于研究区冰川变化的贡献率要超过南坡。(7)冰碛湖面积逐年扩大,有几个冰碛湖因冰川后退从无到有,大部分冰碛湖面积增大,这是冰川后退消融的结果。1977-2013年,冰碛湖面积增加4.53km2(21%)。(8)多峰冰川2001-2002年、2013-2014年冰川流速,在平衡线以下随着海拔的升高,冰川流速从末端的最低值逐渐升高。基本呈现以中轴线为中心向两边递减的趋势。多峰冰川的流速均在100m·a-1以内。2001-2002年的冰川表面运动速度略高于2013-2014年。(9)1977-2013年,温度呈现上升趋势,2003年以后夏季气温升高幅度更大。分析冰川变化与气候变化的关系。西昆仑山冰川在1977-2013年的缓慢消融,大型冰川末端后退,气温的升高是冰川面积减少的主要原因。
【关键词】：Landsat遥感影像 西昆仑山 冰川变化 冰川流速估算 气候变化
【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P343.6;P237
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-15
• 第一章 绪论15-23
• 1.1 研究背景与选题依据15-17
• 1.2 国内外研究进展17-21
• 1.2.1 国内研究进展17-19
• 1.2.2 国外研究进展19-21
• 1.3 研究内容21
• 1.4 论文结构21-23
• 第二章 研究区概况与数据23-35
• 2.1 研究区概况23-25
• 2.1.1 地理概况23
• 2.1.2 地质地貌23-24
• 2.1.3 西昆仑山冰川24-25
• 2.1.4 气候水文25
• 2.2 遥感影像数据25-32
• 2.2.1 Landsat2 MSS26-27
• 2.2.2 Landsat5 TM27-28
• 2.2.3 Landsat7 ETM+28-29
• 2.2.4 Landsat8 OLI/TIRS29-32
• 2.3 GLIMS32
• 2.4 气温数据32-33
• 2.5 SRTM33-35
• 第三章 冰川识别与流速估算方法35-43
• 3.1 数据预处理35-37
• 3.1.1 辐射定标35-36
• 3.1.2 FLAASH大气校正36-37
• 3.1.3 SRTM预处理37
• 3.1.4 热红外波段数据处理37
• 3.2 冰川分类方法37-38
• 3.3 冰川边界线的提取38-39
• 3.4 冰川验证与精度分析39-40
• 3.5 统计数据获取40
• 3.6 冰川流速估算40-43
• 第四章 冰川变化43-69
• 4.1 冰川现状43-49
• 4.2 近40年冰川变化49-69
• 4.2.1 冰川面积、体积和水当量49-57
• 4.2.2 典型冰川末端海拔及长度变化分析57-66
• 4.2.3 冰碛湖面积变化66-69
• 第五章 冰川流速估算69-75
• 5.1 冰川流速的空间分布69-71
• 5.2 冰川流速的时间变化71-75
• 第六章 冰川与气候特征分析75-85
• 6.1 冰川变化分析75-76
• 6.2 气候变化分析76-82
• 6.3 冰川变化与气候变化的关系82-85
• 第七章 结论与展望85-88
• 7.1 结论85-87
• 7.2 问题与展望87-88
• 参考文献88-95
• 致谢95-96

【参考文献】

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1 苏珍,刘宗香,王文悌,姚檀栋,邵文章,蒲健辰,刘时银;青藏高原冰川对气候变化的响应及趋势预测[J];地球科学进展;1999年06期

2 张建国;陆佩华;周忠浩;张位首;;西藏冰冻圈消融退缩现状及其对生态环境的影响[J];干旱区地理;2010年05期

3 姚檀栋,L.G.Thompson,秦大河,田立德,焦克勤,杨志红,谢超;Variations in temperature and precipitation in the past 2000 a on the Xizang (Tibet) Plateau——Guliya ice core record[J];Science in China,Ser.D;1996年04期

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本文编号：350958