中国西部冰川变化与湿地响应研究

发布时间：2020-07-08 01:38

【摘要】：冰川在从平衡线以上的积累区运动到平衡线以下的消融区时，逐渐融化为液态水，最后注入河流，成为众多江河的源头。不仅如此，其他类型湿地，如湖泊湿地、沼泽草甸湿地、河流湿地等，也受冰川融水补给的影响。文中研究区是中国冰川的主要分布区，自北向南共分布有14座山系，分别为阿尔泰山、天山、喀喇昆仑山、昆仑山和喜马拉雅山等，其中天山、喀喇昆仑山、昆仑山、念青唐古拉山和喜马拉雅山等5座山系的总冰川面积和冰储量分别占中国冰川相应总量的79%和84%。中国西部冰川资源丰富，不同类型湿地，特别是湖泊及河流也广为发育。冰川及湿地为人类生产生活以及生态环境的持续发展提供不可或缺的水源。近年来，冰川面积持续减少，湿地也发生了相应的变化，明确冰川与湿地的变化情况，以及二者的响应关系，是了解湿地补给状况，合理开发湿地冰川资源，使二者可持续地为人类及生态环境中其他主体提供水源的基础。本研究以小流域为单元，分析中国西部50个小流域内冰川与湿地变迁规律及时空分布。根据影响冰川与湿地变化的主要驱动因子（高程、月平均气温、月平均降水量）来划分小流域类型。利用改进的空间自相关分析——双变量空间自相关分析方法，以典型区向全区扩展方式，研究中国西部湿地对冰川变化的响应距离以及不同响应关系分布情况。通过分析得到的主要成果如下： 1、本文利用274景MSS遥感影像、269景ETM+遥感影像、619景CBERS遥感影像，在MAPGIS软件平台上，通过人机交互解译的方式提取了1977年、2000年、2005年的冰川与不同类型湿地的信息。综合考虑三类数据源的空间分辨率及冰川、湿地的斑块特征，将10个像元确定为面积最小类别的最优分辨率，解译精度可以达到0.1km~2。通过GIS的空间分析功能得到了1977～2000年、2000～2005年冰川与湿地的时空动态变化分布图。在此基础上，分析了1977～2005年冰川与湿地变化的总体趋势，研究了50个小流域内冰川与湿地时空动态变化的分布情况及变迁规律。 2、综合考虑影响冰川与湿地变化的主要驱动因子，本文选择高程、月平均气温、月平均降水量三个因素，研究小流域的特征。并以此为依据，划分小流域的类别。对于高程因子，以1000m为间隔，共划分了10个高程等级。利用GIS的空间分析功能，计算出冰川与湿地的三类时空动态变化（增加、减少、稳定）在不同高程的分布情况，分析了影响冰川与湿地分布与变化的主要高程范围。对于气候因子，为了与冰川、湿地数据时相统一，选择了1972～1978年、1998～2002年、2005～2007年7～12月份的月平均气温和月平均降水量数据分别对应1977年、2000年、2005年的冰川与湿地数据。共计算了1977～2000年、2000～2005年50个小流域内月平均气温和月平均降水量的变化率，为小流域类型的划分提供依据。小流域类别的划分方法是在不同高程范围的基础上，组合月平均气温、月平均降水量的不同变化方式。即每个高程范围内，有四类不同的小流域——月平均气温上升、月平均降水量增加，月平均气温上升、月平均降水量减少，月平均气温降低、月平均降水量增加，月平均气温降低、月平均降水量减少。因此，研究区内共有40类不同的小流域。选择典型区时，首选冰川与湿地广布以及变化明显的高程范围，并综合考虑月平均气温与月平均降水量变化率显著地小流域。 3、本文引入空间自相关分析，并对其进行改进，利用双变量自相关分析方法，研究冰川与湿地的响应关系，并量化了二者的响应距离。分别选取全局自相关及局部自相关研究响应距离和不同响应关系的分布。在研究典型区冰川与不同类型湿地的响应距离分析时，选择了Moran’s I指数，利用欧几里得距离，以增加、减少的冰川、湿地斑块为研究对象，计算了不同类型小流域内冰川与湿地的响应距离和响应关系。研究表明，所有类型湿地在气候因子变化类型为月平均气温上升、月平均降水量减少的小流域内，均与冰川呈显著响应。根据这一结论，由典型区向全区扩展，分析近30年来，研究区内所有月平均气温上升、月平均降水量减少的小流域内冰川与湿地的响应距离和响应关系的空间分布。全区的双变量局部自相关，以25km×25km的栅格内冰川与湿地的变化为研究对象，选择LISA图，来分布响应关系的空间分布情况。研究表明，典型区与全区的双变量自相关分析结果一致，趋势相同。响应关系可分为两类，即天然湿地（湖泊、河流、河流湿地、沼泽草甸湿地）与冰川变化呈负相关，人工湿地与冰川变化呈正相关。其中，河流湿地对冰川的响应较为显著。随着高程的降低，天然湿地与冰川的相关性在上升，响应距离在缩短；人工湿则反之。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：P931.4
【图文】：

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20′～104°20′。行政区划包括新疆维吾尔族自治区、西藏自治区和青海省全部，甘肃省、四川省、云南省部分区域（图 2.1）。图2.1 研究区范围示意图2.2地形地貌特征新疆有五大地貌单元，分别是阿尔泰山山脉、准噶尔西部山地、天山山脉、准噶尔盆地和塔里木盆地，构成了“三山夹两盆”的地貌格局。塔里木盆地拥有我国的两“大”。首先，塔里木盆地是我国最大的内陆盆地（面积约为 5.3×105km2），其次，位于塔里木盆地中心的塔克拉玛干沙漠是我国最大的沙漠（面积约为 3.4×105km2）。塔里木盆地地处阿尔金山、昆仑山及天山之间，东西和南北长分别为 1500km 和 600km。地貌类型丰富，为沙丘覆盖的平原、冲湖积平原（主要位于罗布泊一带）、冲积平原（主要分布在塔里木河流域及其支流）、冲洪积平原和洪积倾斜平原（主要位于天山南麓和昆仑山、阿尔金山南麓山前）等。盆地西高东低，海拔最低点为东部的罗布泊（高程为 780m）

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[98-99]。图3.1 中国西部遥感影像3.3遥感信息专题因子提取1、湿地信息湿地是处于陆生生态系统（森林、草地等）和水生生态系统（深水湖、海洋等）间的过渡地点，各类湿地的共同特点为表面经常或常年覆盖水。结合《湿地公约》、1997 年 7 月国家林业局在云南召开的全国湿地资源调查工作会议确定的全国湿地调查的分类体系[100]，众多研究将湿地分为近海及海岸湿地、湖泊湿地、河流湿地、沼泽草甸湿地、人工湿地。其中湖泊湿地、河流湿地、沼泽草甸湿地、人工湿地[101]五类。

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[103]。小流域示意图如图 4.1 所示。图4.1 流域示意图[104]对于小流域的划分方法以及小流域面积的界定也各不相同。一些研究认为，小流域一般应划分到二或三级支流以下，面积小于 100km2[105]；另外一些研究则认为，小流域的面积一般在 5～30km2范围内，并且小于 50km2。本文中的小流域是指结合了一级流域内支流的重要性、分布特点、流向，流域面积，流域内地形情况，冰川和湿地的分布特点等要素，进一步划分得到的二、三级流域。流域的特征主要包括面积、形状、高度、方向（即流域或干流的方向）、密度等。流域的高度影响着流域内的气候（气温、降水等）及水文特征（水量的变化），流域或干流域的方向影响着冰雪融化的时间。流域是以水（湖泊、河流等）为核心的较为特殊的自然区域类型

【参考文献】