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在全球变化的背景下,冰川普遍退缩,冰湖的数量在增多,面积在增大。喜马拉雅山地区是全球受冰川灾害影响最为严重的地区之一,与冰湖有关的各种灾害对下游人民生命和财产造成了极大的损失。开展冰湖调查对该地区的冰川灾害研究具有重要的意义。同时,冰湖对气候变化灵敏,是指示全球气候变暖的重要证据,通过对比分析冰湖的变化可以研究冰湖对气候变化的响应。
冰湖编目是大范围地区开展的冰湖调查,强调冰湖调查方法的一致性,可为冰湖灾害研究和气候变化研究提供基础的冰湖信息。本文基于遥感方法在兴都库什-喜马拉雅山地区开展了冰湖编目,通过多种质量控制手段获得该地区高质量的冰湖分布数据和相关属性,在此基础上系统的分析了该地区冰湖分布的空间特征。为了分析该地区冰湖变化的特征,在详细分析误差影响的基础上,本文选择喜马拉雅山中段与冰川相邻或相近的冰湖,分析了该地区冰湖变化的规律,并讨论了冰湖变化与冰川的关系。主要的研究结果如下:
1)冰湖编目方法
从冰川灾害的角度,不仅典型的冰碛阻塞湖和冰川阻塞湖会导致冰湖溃决洪水,冰斗湖、冰缘湖、冰面湖和冰川周围的冰川边缘湖也会导致突发洪水或冰川泥石流。因此,冰湖编目的对象不仅包括冰湖还包括冰缘湖和冰川下游的由地质灾害形成的堰塞湖,不仅包括面积较大的冰湖,面积较小的冰面湖、冰川边缘湖和冰缘湖也在编目的范围内。
从冰川灾害研究的角度对冰湖进行了分类,根据阻塞物的性质划分为冰碛阻塞湖、冰川阻塞湖和冰川侵蚀湖三大类,又根据冰湖的形成条件划分为若干子类型。
利用2000年Landsat ETM+遥感影像采用自动识别的方法对冰湖进行初步识别,并利用多时期Landsat TM/ETM+遥感影像和Google Earth上提供的高分辨率遥感影像采用交叉检查的方式对初步识别的结果进行修订,提高冰湖识别的准确度。为了提高几何位置精度,以GeoCover数据作为空间参照基准,统一对识别后的结果进行了坐标订正。
影响冰湖识别精度的主要因素是云、积雪、山体阴影和遥感数据的分辨率,而遥感数据质量与人为理解上的误差是导致冰湖类型出现差异的主要因为。小冰湖具有快速变化的特征,采用不连续遥感影像开展的冰湖编目无法准确记录这些小冰湖。
2)冰湖分布特征
伊洛瓦底江流域、恒河流域、雅鲁藏布江流域、印度河流域和部分阿姆河流域的兴都库什-喜马拉雅山地区共有冰湖为20204个,面积1955.75km2。其中面积较小的冰湖在数量上比重很大,占52.9％。终碛阻塞湖5134个,总面积741.35km2,分别占全部冰湖的25.4％和37.9％,其中受现代冰川融水补给的典型冰川阻塞湖共1922个,总面积为326.35km2。
冰湖在空间上的分布具有明显的差异性:在所有流域中,雅鲁藏布江流域是研究区内冰湖分布最多的流域,冰湖数量占所有冰湖的49.4％,总面积占全部冰湖的68％；在所有的国家中,中国境内冰湖的数量最多,数量上占47.6％,总面积上占75.6％；在喜马拉雅山南北坡两侧,北坡分布的终碛阻塞湖的数量虽然略少于南坡,但总面积和平均面积均大于南坡。
冰湖的高度分布与冰川的雪线分布特征相近。冰湖的高程分布总体上随纬度的降低而升高,喀喇昆仑山一带的冰湖高度明显低于喜马拉雅山,而在喜马拉雅山,北坡的冰湖高度普遍高于南坡,喜马拉雅山中段的冰湖平均高度高于东西两侧。
不同地区的冰湖分布特征是不同的,在冰湖类型和冰湖大小方面都存在差异。因此,冰湖危险性的评估要根据各地区冰湖的分布特征因地制宜的开展。
3)冰湖变化分析中的误差影响
数据源和冰湖编目方法对冰湖编目结果影响显著,不能简单的用两期冰湖编目冰湖数量的差异来表现冰湖的变化。同时,误差对面积精度的影响显著,由误差引起的冰湖面积变化和冰湖实际的面积变化是同等级的,因此也不能简单的用两期冰湖编目之间冰湖总面积的变化来分析和表达冰湖的变化。
冰湖变化主要体现在靠近冰川一端,相对于冰湖长度的增加,冰湖面积的变化幅度并不明显。在误差的影响下,简单的通过两期冰湖面积的差值来发现冰湖的变化存在困难。相对于冰湖面积的变化,冰湖长度的变化更能准确的度量和比较冰湖的变化。为了减少位差的影响,建议在分析冰湖变化时宜选用面积大于0.1km2的冰湖。
4)喜马拉雅山中段冰湖变化特征
近30年来,喜马拉雅山中段的冰湖总体上呈数量增多、冰湖面积增大的趋势,且冰湖变化速度也有逐步增大的趋势；喜马拉雅山南北坡冰湖的变化幅度相当,长度变化速度都在70m/年以内,但南坡冰湖的平均变化速度高于北坡。
喜马拉雅山南北坡冰湖的变化特征存在差异。喜马拉雅山北坡冰湖的形成时代较早,北坡的冰湖大部分都发育在冰川末端,而南坡有很多冰湖与冰川分离。冰湖变化的机制存在差异。
冰湖的变化与冰川有密切的关系,冰川消融区的坡度对冰湖变化速度有明显的影响,也影响着冰湖的变化状态。