青藏高原冰川厚度与湖泊水位的时空变化研究

发布时间：2020-11-13 22:17

　　 青藏高原是中低纬度地区最大的现代冰川分布区,其冰储量约占亚洲冰储量的29.2%,中国冰储量的81.6%,同时也包含了1091湖泊,被称作“亚洲水塔”,是长江、黄河、澜沧江–湄公河、雅鲁藏布江、恒河、印度河等众多河流的发源地。随着全球气候变暖,近些年的相关研究表明青藏高原一些区域的冰川正经历了严重的退缩,影响了青藏高原湖泊及其水储量的变化。因此,研究青藏高原的冰川变化和湖泊变化具有重要意义。ICESat激光雷达传感器获取的高程数据具有高精度、小脚印等优势,在本论文被用作主要数据源来提取冰川厚度变化以及湖泊水位变化信息。论文的主要成果与结论如下:(1)发展了基于ICESat数据平面拟合冰川厚度提取算法,主要利用曲面方程代替平面方程来生成差分方程算法,减少了因平面方程不能很好地描述复杂冰川地形而引起的误差,从而使改进算法适用于复杂地形条件下冰川厚度变化率提取。(2)结合ICESat测高数据和30 m的SRTM DEM数据提取了青藏高原所有ICESat测高数据覆盖的冰川厚度和湖泊水位2003到2009年的变化信息。在90%置信度条件下,共得到154个冰川的厚度变化以及111个湖泊的水位变化。结果显示青藏高原南部区域的冰川厚度呈现严重降低趋势,而青藏高原的北部昆仑山脉区域冰川厚度呈现稳定或增加的趋势;青藏高原的湖泊水位在内流区以及三江源地区有明显上升趋势,在青藏高原南部雅鲁藏布江流域以及沿喜马拉雅山脉一带呈现降低或稳定趋势。(3)利用HydroSHEDS流域数据建立了青藏高原湖泊及其上游冰川的对应关系,共得到42个具有一一对应关系的冰川厚度和湖泊水位变化信息,并结合气象因子(降水、实际蒸散和气温)对形成不同冰川厚度与湖泊水位变化模式的原因进行了初步的探究。结果得出冰川厚度增加的区域,其对应的湖泊水位也处于增加趋势,主要分布在青藏高原北部内流区沿昆仑山区域,降水增加是湖泊水位增加的主要因素;冰川厚度降低的区域,其对应的湖泊水位变化不相同,湖泊水位呈增加趋势的区域主要分布在三江源地区,降水增加以及冰川融化加剧的影响是水位呈现明显上升的主要原因,湖泊水位呈降低趋势的区域主要分布在沿冈底斯山脉和喜马拉雅山脉区域,主要是受降水减少的影响,同时冰川融水的增加延缓了湖泊水位降低的速率。
【学位单位】：中国科学院大学(中国科学院遥感与数字地球研究所)
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：P343.6
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 选题背景及研究意义
    1.2 国内外研究进展
        1.2.1 冰川变化研究演进
        1.2.2 冰川末端和长度监测
        1.2.3 冰川面积变化监测
        1.2.4 冰川厚度变化监测
        1.2.5 青藏高原地区冰川变化现状
        1.2.6 青藏高原地区湖泊变化现状
    1.3 科学问题的提出
    1.4 主要研究内容
    1.5 论文组织结构
第二章 数据介绍
    2.1 ICESat/GLAS数据
        2.1.1 ICESat卫星任务
        2.1.2 GLAS数据产品
        2.1.3 GLA14产品数据处理流程
    2.2 其他数据
        2.2.1 第二次冰川编目数据
        2.2.2 湖泊边界数据（MODIS）
        2.2.3 SRTM DEM数据
            2.2.3.1 SRTM DEM数据与ICESat数据的精配准
            2.2.3.2 SRTM DEM空值处理
        2.2.4 HydroSHEDS流域数据
        2.2.5 气象数据
    2.3 本章小结
第三章 基于ICESat数据的冰川厚度变化算法
    3.1 引言
    3.2 方法与改进
        3.2.1 平面拟合法
        3.2.2 平面方程的改进
        3.2.3 基于SRTM-DEM数据对p值的选择
    3.3 数据与实验区域
        3.3.1 实验区域
        3.3.2 数据集
    3.4 改进方法在实验区的结果
    3.5 讨论
        3.5.1 假设
        3.5.2 冰川表面形变对平均冰川厚度变化率的影响
    3.6 本章小结
第四章 青藏高原冰川厚度变化及湖泊水位变化提取
    4.1 引言
    4.2 数据及方法
        4.2.1 数据集
        4.2.2 方法
            4.2.2.1 年变化趋势回归方法
            4.2.2.2 不同求解方式的抗噪性评估
            4.2.2.3 冰川厚度和湖泊水位提取结果的筛选
    4.3 结果与分析
        4.3.1 冰川厚度变化
        4.3.2 湖泊水位变化
    4.4 本章小结
第五章 湖泊水位变化及其对应冰川厚度变化的时空变化分析
    5.1 引言
    5.2 数据及方法
    5.3 湖泊水位变化及其对应冰川厚度变化提取结果
    5.4 影响因素分析
        5.4.1 不同变化模式区域气象因子的趋势分析
        5.4.2 降水与湖泊水位变化以及冰川厚度变化的相关性分析
        5.4.3 降水与蒸散发年际变化对三种变化模式的影响
    5.5 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 主要工作
    6.2 创新点
    6.3 展望
参考文献
数据下载链接
致谢
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本文编号：2882718