干旱区山地冰川—冰湖协同演变遥感监测与气候变化响应机制研究

发布时间：2018-03-29 18:13

  本文选题：遥感　切入点：信息提取　出处：《中国科学院大学(中国科学院遥感与数字地球研究所)》2017年博士论文

【摘要】：冰川被认为是气候变化的敏感指示器和存储器,也与水资源、海平面变化及自然灾害密切相关。在全球变暖背景下,我国西部山区的绝大部分冰川呈现退缩状态,退缩速率在20世纪80年代之后有加速趋势;冰湖是随高山冰川退缩形成的湖泊,冰湖的扩张和萎缩与冰川、气候变化均有密切关系,因冰湖溃决引发的洪水泥石流是高山地区常见的自然灾害之一。对于我国西部干旱区而言,冰川和冰湖水体同时也是一种重要的淡水资源。对冰川和冰湖进行动态监测,揭示两者之间的协同演变规律及其与气候变化间的响应机制具有重要意义。3S技术尤其是遥感技术的快速发展为冰川和冰湖的大范围监测提供了有力技术手段。本文以新疆中部的博格达峰地区和北部的阿尔泰山友谊峰地区作为研究区,采用1970S、1990S、2000S和2010S共4个时期的遥感影像数据对研究区的冰川和冰湖分布信息进行提取,对冰川与冰湖的变化特征进行了分析,在此基础上结合1970-2010年的气温、降水资料,探讨冰川和冰湖变化的相互关系,以及对气候变化的响应机制。论文主要研究成果体现在以下几方面:(1)提出了高山地区冰川、冰湖遥感信息自动化提取方法。针对高山地区的气象和地形条件特点,发展了有效的云影检测方法,实现了冰雪覆盖地区影像中云影的有效识别和提取;在此基础上,基于“全域-局部”分步迭代的遥感信息提取框架,通过特定时段内多期有云影像的信息融合,提出了冰川和冰湖信息的自动化遥感提取方法,克服了高山地区常见的云影、山体阴影等不利因素对冰川、冰湖信息提取的干扰,有效提高了冰川冰湖遥感信息提取的效率。(2)揭示了研究区近40年来的冰川时空变化特征及区域差异性。构建了基于CORONA、Landsat MSS、Landsat TM、Landsat ETM+等卫星传感器的长时间序列观测数据,在多时相冰川遥感专题信息提取结果基础上,依据面积、数量、规模和坡向等因子对博格达峰和友谊峰地区的冰川时空变化特征进行分析,并对两个地区的区域性变化差异进行了探讨。结果表明,(1)总体上友谊峰地区和博格达峰地区的冰川均呈消退趋势,1972-2010年友谊峰地区冰川共退缩64.87km~2,变化比例达到16.39%,退缩速率为1.66km~2.a~(-1);博格达峰地区冰川面积退缩47.74km~2,比例为23.46%,退缩速率为1.22km~2.a~(-1)。(2)在不同冰川规模上,友谊峰地区规模在0.1-0.5km~2及5km~2的冰川退缩面积最大,占总面积变化的70.09%;博格达峰地区则是规模为1-5km~2的退缩最大,占总体的42.61%。(3)在不同坡向上,友谊峰地区冰川在东和东南坡向的面积变化最大,占总冰川退缩面积的63.01%;而博格达峰地区冰川则在北坡向的面积变化最大,占总变化量的33.68%。(3)揭示了研究区的长时序冰湖时空变化特征及区域差异性。对冰湖的时空变化特征与区域性差异进行了比较分析,得出以下结论:(1)1972-2010年两个研究区的冰湖也均呈增长趋势,友谊峰地区冰湖面积增加26.34km~2,年均增长速率为0.91%;博格达峰地区增加3.04km~2,年均增长速率1.76%。整体上友谊峰地区冰湖面积变化量比博格达峰地区大,但博格达峰地区增长率更高。(2)在不同规模变化上,两研究区都是规模≤0.1km~2的面积增幅最大,友谊峰地区增加了11.78km~2,占其总增加面积的44.72%;博格达峰地区面积增加了1.36km~2,占总增加面积的44.74%。(3)在不同坡向上两研究区存在差异,友谊峰地区南坡冰湖面积增加速率比北坡大,而博格达峰地区则表现相反,其北坡冰湖面积增加率比南坡大。(4)基于研究区近40年来的气候变化特征分析,探究了冰川-冰湖协同演变规律及其对气候变化的响应机制。在气象资料辅助下,分析了研究区的气候变化特征及其差异,将气候变化特征与冰川-冰湖的时空变化进行耦合分析,尝试揭示研究区冰川-冰湖协同演变的规律和内在驱动力;通过两个研究区冰川-冰湖系统的演变规律对比,初步探索了不同区域冰川-冰湖系统对气候变化的响应差异。初步结果表明:1972-2010年友谊峰地区与博格达峰地区温度、降水呈增长趋势,温度持续升高是冰川消融的主导因素,冰川融化引起了冰湖面积的增长。1972-2010年友谊峰地区冰川退缩了64.87km~2,冰湖面积增长了26.34km~2,博格达峰地区冰川退缩了47.74km~2,冰湖面积增长了3.04km~2,友谊峰地区冰湖消融及冰湖面积增长比博格达峰地区增长显著,主要原因在于友谊峰地区夏季升温更为明显。受地形及夏、冬季节温度升高程度不同的影响,友谊峰地区南面冰川退缩较快,退缩速率为0.82km~2.a~(-1),博格达峰地区北面冰川退缩更快,退缩速率为0.71km~2.a~(-1)。冰川退缩对中小规模冰湖面积增长影响更为突出,友谊峰地区≤0.1km~2规模的冰湖面积增长11.78 km~2,占该区增长总量的44.72%;博格达峰地区≤0.1 km~2规模的冰湖面积增长了1.36 km~2,占该区总增长面积的44.74%。友谊峰地区与博格达峰地区冰川退缩和冰湖增长均是全球气候变暖的结果。
[Abstract]:In this paper , glacial and glacial lakes are extracted by remote sensing image data in the western mountainous region of China . Based on the results of multi - phase glacier remote sensing thematic information extraction , the regional variations of the glacier in the Friendship Peak area ranged from 1.66km ~ 2.a ~ ( -1 ) to 16.39 % and 1.22km ~ 2.a ~ ( -1 ) . The area of the glacier in the Friendship Peak area varied from 1.66km ~ 2.a ~ ( -1 ) . ( 1 ) The growth rate of the ice lakes in the Friendship Peak area increased by 26.34 km ~ 2 and the annual growth rate was 1.76 % . The area of the Friendship Peak increased by 26.34 km ~ 2 and the annual growth rate was 1.76 % . The area of the friendly peak increased by 1.36km ~ 2 , which accounted for 44.74 % of the total area . ( 4 ) Based on the analysis of climate change characteristics over the past 40 years in the study area , the climatic change characteristics and the response mechanism to climate change are explored . The climatic change characteristics and their differences are analyzed by the aid of meteorological data . The area of the ice lakes in the Friendship Peak area is increased by 26.34 km ~ 2 . The area of the friendly peak area is increased by 26.34 km ~ 2 . The area of the friendly peak area is 0.28km ~ 2.a ~ ( -1 ) . The area of the friendly peak is 鈮，

本文编号：1682266