青藏高原不同地区典型冰川厚度变化研究

发布时间：2017-04-12 16:08

  本文关键词：青藏高原不同地区典型冰川厚度变化研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：冰川素有“天然固态水库”之称,青藏高原冰储量约占亚洲冰储量的29.2%,中国冰储量的81.6%,被称作“亚洲水塔”,是中国乃至亚洲地区重要的水源地。在全球气候变暖影响下,近几十年青藏高原地区冰川普遍退缩,河水径流量增加,冰川次生灾害频发,直接影响区域生态、水资源安全和海平面上升。定量估算冰川厚度和体积变化是评价冰川退缩影响作用的重要内容之一。但是,当前对山地冰川厚度的研究仍有许多不足之处,开展的工作相对较少,方法单一主要通过对比不同时相数字高程模型(DEM),且精度不高,缺乏短时间尺度冰川厚度高精度监测方法,而这种时间尺度的冰川厚度变化对探究不同地区冰川气候响应机制具有重要的意义。为此,本文以高精度差分GPS实测、雷达、遥感影像等数据为基础,选取极大陆型冰川纳木那尼冰川和羌塘1号冰川,亚大陆型冰川抗物热冰川和古仁河口冰川作为研究对象,综合运用差分GPS定点放样、基于ICESat定点放样等方法,分析了典型冰川厚度变化和横纵剖面下伏地形特征,并结合气象资料探讨了冰川变化对区域气候的响应机制。主要得出以下结论：(1)研究时段内,四条冰川厚度基本上都在不同程度的退缩,古仁河口冰川厚度退缩较快,大部分时段内变薄率都高于其它几条冰川。厚度退缩快慢与海拔高度呈反相关关系,低海拔区域冰川消融速度大于高海拔区域。相同海拔梯度范围内,抗物热冰川、古仁河口冰川厚度退缩速度较快,高于羌塘1号冰川和纳木那尼冰川。伴随气温升高,冰川厚度消融范围不断扩大,在海拔高度6000-6100m的纳木那尼冰川顶部仍然监测到厚度变薄现象。青藏高原周缘冰川厚度变薄率大于腹地区域,并且近几年冰川厚度退缩表现出近似加速的趋势。(2)探地雷达测量结果显示,纳木那尼冰川、羌塘1号冰川横剖面槽谷形态比较发育,古仁河口冰川次之,抗物热冰川由于其形成地形条件的差异,槽谷形态并不是很发育。冰川纵剖面除了纳木那尼冰川测量线路较短,仅能反映该冰川上部下伏地形复杂崎岖,其它三个剖面都表现出因冰川差别侵蚀而改造的阶梯状起伏特征。(3)纳木那尼冰川(2003-2013)、抗物热冰川(1974-2014)、古仁河口冰川(2007-2014)、羌塘1号冰川(1970-2014)面积分别减少0.82km2、1.23 km2、0.29 km2、0.32 km2,年均退缩比例0.52%、1.03%、3%、0.28%,极大陆型冰川面积年均退缩比例小于亚大陆型冰川；冰川末端分别后退202.78m、372.8m、101.7m、207.3m,年均退缩速度20.3m、9.3 m、14.5 m、4.7m。(4)冰川体积估算结果显示,近40年抗物热冰川、羌塘1号冰川储量分别减少了52.75%、17.54%；短时间尺度内纳木那尼冰川、古仁河口冰川储量分别减少了7.53%、28.71%。线性模型预测表明冰川未来退缩形势将进一步加剧,到2020年,抗物热冰川和羌塘1号冰川厚度将比70年代减少三成以上,到2050年,减少量达一半以上；面积退缩更加强烈,按当前退缩速度在未来35年时间里,抗物热冰川面积将减少约80%,古仁河口冰川则完全消失,纳木那尼冰川因规模庞大、退缩缓慢,预测的未来退缩比例相对较小。(5)冰川面积和冰川末端在退缩速率上表现出较好的一致性趋势,与厚度退缩速率关系相对复杂,其中有三条典型冰川纵向变化速率表现出与二维层面近似相反的特征,厚度变薄速率越高,冰川面积和末端退缩速率越低,古仁河口冰川在短时间尺度内三维立体退缩速率呈一致性态势,但从长时间尺度变化来看,冰川纵向厚度和横向的面积、末端退缩速率反对应关系比较明显。此外,在退缩比例上,冰川立体退缩形态表现出显著的非对称性,厚度退缩比例明显高于冰川面积和长度,并且对比有较长数据记录的抗物热冰川和羌塘1号冰川变化发现,近期年均退缩幅度大于长时期年均变化,说明近几年冰川退缩在逐步加剧。(6)近60年,典型冰川所在地区与青藏高原具有相似的气候变化趋势,气温快速升高,降水整体比较稳定,局地略有差异。气象数据分析显示,本文中的四条冰川对温度响应的敏感性高于降水,特别是夏季均温。气温升高、降水减少共同作用导致纳木那尼冰川快速退缩；其它三条冰川虽然降水量都在增加,但是微弱的降水增加量不足以弥补温度快速升高所引起的冰川亏损量,气温仍然是控制冰川持续退缩的主导因素。另外,规模和地形也是影响冰川退缩的控制因素之一,规模较大的冰川退缩相对缓慢。
【关键词】：冰川厚度 三维变化 气候响应 “3S”技术 青藏高原
【学位授予单位】：西南大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P343.6
【目录】：

• 摘要7-9
• Abstract9-11
• 第1章 绪论11-23
• 1.1 选题背景和研究意义11-12
• 1.2 国内外冰川变化研究进展12-19
• 1.2.1 冰川变化研究演进12-14
• 1.2.2 冰川监测研究进展14-18
• 1.2.3 青藏高原冰川对气候变化的响应18-19
• 1.3 科学问题的提出19-20
• 1.4 研究目标、内容与技术路线20-23
• 1.4.1 研究目标20
• 1.4.2 研究内容20
• 1.4.3 拟解决的关键问题20-21
• 1.4.4 技术路线21-23
• 第2章 研究区概况23-27
• 2.1 纳木那尼冰川区概况24
• 2.2 抗物热冰川区概况24-25
• 2.3 古仁河口冰川区概况25
• 2.4 羌塘1号冰川区概况25-27
• 第3章 数据源与处理方法27-39
• 3.1 数据源27-32
• 3.1.1 地形图数据27
• 3.1.2 数字高程数据27-28
• 3.1.3 遥感数据28-29
• 3.1.4 激光雷达测高数据29-31
• 3.1.5 差分GPS实测数据31
• 3.1.6 气象数据31-32
• 3.2 数据处理方法32-36
• 3.2.1 地形图数据处理32
• 3.2.2 遥感数据处理32-33
• 3.2.3 激光脚点数据处理33-35
• 3.2.4 差分GPS实测数据处理35-36
• 3.2.5 数据处理软件36
• 3.3 误差评价36-39
• 3.3.1 水平误差评价36-37
• 3.3.2 垂直误差评价37-39
• 第4章 典型冰川厚度变化39-61
• 4.1 纳木那尼冰川厚度变化39-41
• 4.1.1 纳木那尼冰川厚度时间变化特征39-40
• 4.1.2 纳木那尼冰川厚度梯度变化特征40-41
• 4.2 抗物热冰川厚度变化41-44
• 4.2.1 抗物热冰川厚度时间变化特征41-43
• 4.2.2 抗物热冰川厚度梯度变化特征43-44
• 4.3 古仁河口冰川厚度变化44-47
• 4.3.1 古仁河口冰川厚度时间变化特征44-45
• 4.3.2 古仁河口冰川厚度梯度变化特征45-47
• 4.4 羌塘1号冰川厚度变化47-50
• 4.4.1 羌塘1号冰川厚度时间变化特征47-48
• 4.4.2 羌塘1号冰川厚度梯度变化特征48-50
• 4.5 冰川厚度变化特征50-52
• 4.5.1 冰川厚度变化率对比50-51
• 4.5.2 冰川厚度梯度变化特征51-52
• 4.6 冰川剖面地形特征52-58
• 4.6.1 冰川横剖面形态52-56
• 4.6.2 冰川纵剖面形态56-58
• 4.7 本章小结58-61
• 第5章 典型冰川厚度与长度、面积变化的关系61-89
• 5.1 冰川厚度与冰川末端变化关系61-73
• 5.1.1 冰川末端变化61-70
• 5.1.2 冰川厚度与末端变化对比70-73
• 5.2 冰川厚度与冰川面积变化对比73-77
• 5.2.1 冰川面积变化73-75
• 5.2.2 冰川厚度与面积变化对比75-77
• 5.3 冰川末端与冰川面积变化对比77-79
• 5.3.1 冰川末端与面积变化速率对比77-78
• 5.3.2 冰川末端与面积变化幅度对比78-79
• 5.4 冰川三维变化对比79-81
• 5.4.1 三维退缩速率比较79-80
• 5.4.2 三维退缩幅度比较80-81
• 5.5 冰川体积变化81-85
• 5.6 线性变化趋势预测85-86
• 5.7 本章小结86-89
• 第6章 气候响应与冰川变化89-105
• 6.1 近几十年青藏高原气候变化的时空特征89-91
• 6.1.1 气温变化的时空特征89-90
• 6.1.2 降水变化的时空特征90-91
• 6.1.3 零度层高度变化特征91
• 6.2 典型冰川对局域气候的响应91-98
• 6.2.1 冰川退缩对局域温度的响应92-95
• 6.2.2 冰川退缩对局域降水的响应95-98
• 6.3 中国青藏高原冰川变化区域对比98-102
• 6.3.1 冰川厚度变化的区域比较98-99
• 6.3.2 冰川末端变化的区域比较99-101
• 6.3.3 冰川面积变化的区域比较101-102
• 6.4 本章小结102-105
• 第7章 结论与展望105-109
• 7.1 主要结论105-107
• 7.1.1 冰川厚度变化及其横纵剖面特征105
• 7.1.2 冰川面积、末端和储量变化105-106
• 7.1.3 冰川三维变化的非对称性关系106
• 7.1.4 冰川变化对区域气候的响应机制106-107
• 7.2 创新点107
• 7.3 不足和展望107-109
• 参考文献109-123
• 致谢123-125
• 博士研究生期间科研成果125

【参考文献】

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