基于遥感数据的山地冰川物质平衡研究
发布时间：2021-07-10 22:20
冰川是气候变化的天然指示器。冰川物质平衡是联结冰川波动与气候变化的关键因子,是冰川对气候变化的直接反应。因此开展冰川物质平衡的观测与模拟,进行物质平衡与气候要素关系的相关研究,从而揭示出冰川消融机理和水循环规律,可以为其所在区域水资源的调查和评估提供科学依据。在冰川/积雪研究中,遥感技术因其宏观、综合、动态和快速等优越性,被科学家们广泛地应用于冰冻圈的全球性变化动态监测,为缺乏传统冰川学方法地区的冰川物质平衡监测提供了有力的研究手段。本文以乌鲁木齐河源1号冰川（以下简称乌源1号冰川）、老虎沟12号冰川、七一冰川为例,基于SNOWMAP算法和积累区面积比率法,利用Landsat和Sentinel-2号遥感数据、数字高程模型（Digital Elevation Model-DEM）和野外观测数据（物质平衡、平衡线高度和积累区面积比率）等资料系统完成了研究期间（1989-2018）的冰川平衡线高度、积累区面积比率和物质平衡的监测。在此基础上,结合气温、降水量等数据,分析了冰川物质平衡变化对气候的响应,并对遥感方法和积累区面积比率法在此区域的可行性及应用性进行了分析论证和初步的探索。已有研究表...
【文章来源】：西北师范大学甘肃省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
物质平衡年内过程及相关定义（以夏季积累型冰川为例）
2冰川物质平衡遥感监测原理12以上依次为裸冰和积雪。第三，在物质平衡极端负值的年份，冰川强烈的消融使得表面前一年的积雪全部消融殆尽，粒雪出露于冰川表面，附加冰带和粒雪区均开始消融，此时的雪线实际上是粒雪线（图2-2A3位置），而平衡线高度则高于雪线（粒雪线）高度，甚至超过冰川最高处，此时的雪线高度是不能用来指示平衡线高度。雪线（粒雪线）以下是裸冰，以上是粒雪，但均属于消融区。图2-2冰川消融期末粒雪线、雪线、附加冰带位置示意图[23]Fig.2-2Schematicdiagramofthelocationofthegrainsnowline,snowline,andadditionalicebeltattheendoftheglaciermeltingperiod[23]2.1.4平衡线和平衡线高度冰川上某一时段内物质平衡为零的所有点的连线称为平衡线（equilibriumline-EL），在没有特别说明时，平衡线指物质平衡年末，冰川表面积累和消融代数和为零的点的连线[1,7]。平衡线将冰川分为积累区和消融区。冰川上仅当所有物质交换发生于冰川表面且无附加冰时，平衡线与雪线（snowline-SL）重合。对于以冷渗浸和渗浸-冻结成冰为主的大陆型冰川，平衡线与粒雪下界之间有一个附加冰带，粒雪的下界高于平衡线，附加冰的下界为平衡线。平衡线高度指冰川表面平衡线所对应的平均海拔高度。中纬度夏季消融期末的冰川雪线（水文年末的雪线）高度可以指示平衡线高度（equilibriumlinealtitude-ELA），这一结论在中纬度山地冰川被证实[7,55,69,75-76]，因此平衡线高度的变化可以从遥感（航片或卫星影像）重建。但由于在遥感影像获取时冰舌附近被新降雪覆盖，某些年份冰川的雪线高度明显低于平衡线高度，雪线高度可以指示平衡线高度的前提是遥感影像上获取的雪线足够清晰[86-87]。在年净平衡等值线图上，bn=0
2冰川物质平衡遥感监测原理13的等值线就是当年平衡线的位置，bn＞0的地区是积累区，bn＜0的地区是消融区。积累区面积Sc与整个冰川面积（S）之比（Sc/S），叫作积累区面积比率（Accumulationarearatio，简称AAR）（图2-3）。图2-3乌源1号冰川物质平衡等值线图[7]Fig.2-3ContourmapofmassbalanceinGlacierNo.1[7]2.2传统物质平衡计算方法物质平衡观测主要有花杆雪坑观测法、重复地面立体摄影测量法、水量平衡法等[7]。另外，通过高精度RTK-GPS进行冰川表面高程变化测量和微变形雷达及遥感等手段，也可以获取物质平衡信息。传统的花杆雪坑观测法有较长历史，相比其它方法更为成熟。1.单点物质平衡计算根据物质平衡花杆点或雪坑在特定时期内的观测，可计算得出观测时期内观测点的物质平衡（图2-4）。因此，某时段、某点的物质平衡应为雪（粒雪）平衡（bf），附加冰平衡（bsp）及冰川冰平衡（bi）的代数和，即：)21()21()21()21(sfpibbbb（2-1）fffff)1()1()2()2()21(hhb（2-2）)(spspspsp)1()2()21(hhb（2-3）i12i1f1sp12f2sp2bmhhmhh（2-4）
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于多源遥感数据的乌鲁木齐河源1号冰川平衡线高度研究[J]. 崔督督,张彦丽,李忠勤,陈蔺鸿. 安徽农业科学. 2020(03)
[2]基于多源遥感数据的玛纳斯河流域冰川物质平衡变化[J]. 赵贵宁,张正勇,刘琳,徐丽萍,王璞玉,李丽,宁珊. 地理学报. 2020(01)
[3]1972—2011年东昆仑山木孜塔格峰冰川面积变化与物质平衡遥感监测[J]. 蒋宗立,张俊丽,张震,刘时银,魏俊锋,郭万钦,祝传广,黄丹妮. 国土资源遥感. 2019(04)
[4]印度河上游流域冰川度日因子变化及其影响因素[J]. 巫建逢,张寅生,高海峰,邹小娟,Muhammad Atif Wazir. 干旱区研究. 2020(01)
[5]全球变暖背景下青藏高原及周边地区冰川变化的时空格局与趋势及影响[J]. 王宁练,姚檀栋,徐柏青,陈安安,王伟财. 中国科学院院刊. 2019(11)
[6]青藏高原河川径流变化及其影响研究进展[J]. 汤秋鸿,兰措,苏凤阁,刘星才,孙赫,丁劲,王磊,冷国勇,张永强,桑燕芳,方海燕,张士锋,韩冬梅,刘小莽,贺莉,徐锡蒙,唐寅,Deliang Chen. 科学通报. 2019(27)
[7]青藏高原及周边地区近期冰川状态失常与灾变风险[J]. 姚檀栋,余武生,邬光剑,徐柏青,杨威,赵华标,王伟财,李生海,王宁练,李忠勤,刘时银,游超. 科学通报. 2019(27)
[8]藏东南和祁连山冰川物质平衡的双站InSAR探测研究[J]. 孙亚飞. 测绘学报. 2019(09)
[9]1993-2016年喀喇昆仑山什约克流域冰川变化遥感监测[J]. 李志杰,王宁练,陈安安,刘凯. 冰川冻土. 2019(04)
[10]基于多源遥感数据的青藏高原及其周边区域冰川物质平衡变化研究[J]. 周玉杉. 地理与地理信息科学. 2019(04)
博士论文
[1]冰川信息多源遥感提取及天山东段典型冰川变化监测研究[D]. 都伟冰.河南理工大学 2014
本文编号：3276746
【文章来源】：西北师范大学甘肃省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
物质平衡年内过程及相关定义（以夏季积累型冰川为例）
2冰川物质平衡遥感监测原理12以上依次为裸冰和积雪。第三，在物质平衡极端负值的年份，冰川强烈的消融使得表面前一年的积雪全部消融殆尽，粒雪出露于冰川表面，附加冰带和粒雪区均开始消融，此时的雪线实际上是粒雪线（图2-2A3位置），而平衡线高度则高于雪线（粒雪线）高度，甚至超过冰川最高处，此时的雪线高度是不能用来指示平衡线高度。雪线（粒雪线）以下是裸冰，以上是粒雪，但均属于消融区。图2-2冰川消融期末粒雪线、雪线、附加冰带位置示意图[23]Fig.2-2Schematicdiagramofthelocationofthegrainsnowline,snowline,andadditionalicebeltattheendoftheglaciermeltingperiod[23]2.1.4平衡线和平衡线高度冰川上某一时段内物质平衡为零的所有点的连线称为平衡线（equilibriumline-EL），在没有特别说明时，平衡线指物质平衡年末，冰川表面积累和消融代数和为零的点的连线[1,7]。平衡线将冰川分为积累区和消融区。冰川上仅当所有物质交换发生于冰川表面且无附加冰时，平衡线与雪线（snowline-SL）重合。对于以冷渗浸和渗浸-冻结成冰为主的大陆型冰川，平衡线与粒雪下界之间有一个附加冰带，粒雪的下界高于平衡线，附加冰的下界为平衡线。平衡线高度指冰川表面平衡线所对应的平均海拔高度。中纬度夏季消融期末的冰川雪线（水文年末的雪线）高度可以指示平衡线高度（equilibriumlinealtitude-ELA），这一结论在中纬度山地冰川被证实[7,55,69,75-76]，因此平衡线高度的变化可以从遥感（航片或卫星影像）重建。但由于在遥感影像获取时冰舌附近被新降雪覆盖，某些年份冰川的雪线高度明显低于平衡线高度，雪线高度可以指示平衡线高度的前提是遥感影像上获取的雪线足够清晰[86-87]。在年净平衡等值线图上，bn=0
2冰川物质平衡遥感监测原理13的等值线就是当年平衡线的位置，bn＞0的地区是积累区，bn＜0的地区是消融区。积累区面积Sc与整个冰川面积（S）之比（Sc/S），叫作积累区面积比率（Accumulationarearatio，简称AAR）（图2-3）。图2-3乌源1号冰川物质平衡等值线图[7]Fig.2-3ContourmapofmassbalanceinGlacierNo.1[7]2.2传统物质平衡计算方法物质平衡观测主要有花杆雪坑观测法、重复地面立体摄影测量法、水量平衡法等[7]。另外，通过高精度RTK-GPS进行冰川表面高程变化测量和微变形雷达及遥感等手段，也可以获取物质平衡信息。传统的花杆雪坑观测法有较长历史，相比其它方法更为成熟。1.单点物质平衡计算根据物质平衡花杆点或雪坑在特定时期内的观测，可计算得出观测时期内观测点的物质平衡（图2-4）。因此，某时段、某点的物质平衡应为雪（粒雪）平衡（bf），附加冰平衡（bsp）及冰川冰平衡（bi）的代数和，即：)21()21()21()21(sfpibbbb（2-1）fffff)1()1()2()2()21(hhb（2-2）)(spspspsp)1()2()21(hhb（2-3）i12i1f1sp12f2sp2bmhhmhh（2-4）
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于多源遥感数据的乌鲁木齐河源1号冰川平衡线高度研究[J]. 崔督督,张彦丽,李忠勤,陈蔺鸿. 安徽农业科学. 2020(03)
[2]基于多源遥感数据的玛纳斯河流域冰川物质平衡变化[J]. 赵贵宁,张正勇,刘琳,徐丽萍,王璞玉,李丽,宁珊. 地理学报. 2020(01)
[3]1972—2011年东昆仑山木孜塔格峰冰川面积变化与物质平衡遥感监测[J]. 蒋宗立,张俊丽,张震,刘时银,魏俊锋,郭万钦,祝传广,黄丹妮. 国土资源遥感. 2019(04)
[4]印度河上游流域冰川度日因子变化及其影响因素[J]. 巫建逢,张寅生,高海峰,邹小娟,Muhammad Atif Wazir. 干旱区研究. 2020(01)
[5]全球变暖背景下青藏高原及周边地区冰川变化的时空格局与趋势及影响[J]. 王宁练,姚檀栋,徐柏青,陈安安,王伟财. 中国科学院院刊. 2019(11)
[6]青藏高原河川径流变化及其影响研究进展[J]. 汤秋鸿,兰措,苏凤阁,刘星才,孙赫,丁劲,王磊,冷国勇,张永强,桑燕芳,方海燕,张士锋,韩冬梅,刘小莽,贺莉,徐锡蒙,唐寅,Deliang Chen. 科学通报. 2019(27)
[7]青藏高原及周边地区近期冰川状态失常与灾变风险[J]. 姚檀栋,余武生,邬光剑,徐柏青,杨威,赵华标,王伟财,李生海,王宁练,李忠勤,刘时银,游超. 科学通报. 2019(27)
[8]藏东南和祁连山冰川物质平衡的双站InSAR探测研究[J]. 孙亚飞. 测绘学报. 2019(09)
[9]1993-2016年喀喇昆仑山什约克流域冰川变化遥感监测[J]. 李志杰,王宁练,陈安安,刘凯. 冰川冻土. 2019(04)
[10]基于多源遥感数据的青藏高原及其周边区域冰川物质平衡变化研究[J]. 周玉杉. 地理与地理信息科学. 2019(04)
博士论文
[1]冰川信息多源遥感提取及天山东段典型冰川变化监测研究[D]. 都伟冰.河南理工大学 2014
本文编号：3276746
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