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冰川变化是全球气候变化的良好指示器,冰川变化对水资源和海平面带来影响。由于冰川所处的特殊自然环境,用遥感技术来监测其变化较可行,如冰川面积、雪线高度、冰面高程、长度和运动速度的变化等。最新研究表明,在全球变暖背景下,位于西风带的喀喇昆仑和东帕米尔高原冰川处于稳定状态或略有扩张;而位于青藏高原季风区的冰川在持续萎缩。不同气候区冰川对气候变化的响应存在差异。对中亚地区冰川变化的研究,主要集中在面积、末端位置和体积变化方面,发现冰川末端退缩、高程减薄和体积减小;大部分冰川面积退缩比率在0%-45%之间。总体上中亚地区的研究集中在天山,对帕米尔高原冰川变化研究较少,且只针对少数几条冰川,需要进一步利用遥感手段对该区域的冰川整体状态进行评估,尤其是西帕米地区。念青唐古拉山脉西段冰川研究主要集中在面积变化,此区域也需要利用遥感尤其是微波遥感技术,从多要素了解其变化状态。本论文利用遥感资料,对帕米尔高原与念青唐古拉山脉西段冰川面积、雪线高度和冰面高程变化进行分析,探讨两种不同气候区冰川变化的特性。取得的主要结论如下: (1)由于帕米尔部分地区的遥感资料空缺,本论文选取三个研究区:西帕米尔AOI1、费德钦科冰川流域和东帕米尔AOI2。利用的遥感影像包括LandsatMSS/TM/ETM+、ASTER和ALOS/AVNIR2。由于ALOS/AVNIR2影像没有短波红外波段,我们采用B4R2/4方法,为了提取阴影部分的冰川,采用了Sandmeier的地形和大气联合校正模型。 费德钦科冰川流域1992年的冰川面积为835.9±28.4km2,至2000年退缩了5.9 km2(0.71%),2000-2006年间扩张了34.8 km2(4.19%);1992-2006年,总面积增加了28.9 km2(3.46%),排除误差的因素和跃动型冰川的影响,面积略微扩张。西帕米尔AOI1区域在1977年冰川总面积为366±11.7km2,至2000年,面积减少了83.2 km2(22.7%),从2000-2005年,冰川面积增加了63.2 km2(22.3%);总体上,该研究区1977-2005年间,冰川总面积仅仅退缩了20 km2(5.5%),冰川面积变化不显著。东帕米尔AOI2区域内,1992的冰川总面积为379.8±11.4 km2,从1992-2000年间,冰川面积减少了45.5 km2(12%),从2000-2005年冰川面积增加了44.1 km2(13.2%);1992-2005年间冰川面积减少了1.3 km2(0.3%),该地区冰川面积变化也不显著。NCEP/NCAR再分析资料表明,自1990年以来,冬季降水的持续增加和夏季气温无显著变化趋势可能是冰川面积变化不显著的原因。进一步分析表明,冰川面积越大,冰川条数则越少,但总面积较大。西北向、北向与东北向的冰川面积占总冰川的面积都近50%以上。随着冰川面积的增大,冰川的坡度和最低高程变小,小冰川坡度和高程范围大。面积较大的冰川其相对变化率较小。 与处于西风带的帕米尔高原冰川面积变化比较,处于印度夏季风影响区的念青唐古拉山脉西段,从1970年到2000年,不同的研究者给出的冰川面积变化比率在-5.2~-18.2%之间,而2001-2010年的面积变化率为-8.11%,面积呈显著的退缩趋势。气候变化分析表明,该地区自1964年以来气温升高显著,降水量变化不明显。气温升高是冰川面积减少的主要原因。 (2)选择消融季末期的遥感影像,采用目视解译与混合像元分解相结合的方法,对西帕米尔16条冰川,东帕米尔15条冰川雪线高度变化进行了研究。1998-2013年间,西帕米尔冰川的雪线高度平均值为4355±134ma.s.l.,东帕米尔平均值为5050±35 m a.s.l.。1998-2013年,西帕米尔单条冰川的雪线高度有升有降,总体趋势不明显;东帕米尔所有冰川的雪线高度自1998年以来都呈降低的趋势,1998年和2013年平均雪线高度分别为5105±66 m a.s.l.和5023±41ma.s.l.,平均每年降低了5.1m,冰川处于正的物质平衡状态。 念青唐拉山脉西段可用的遥感影像少,因此获得的逐年雪线数据较少,仅就整体与单条冰川的变化趋势进行了分析。自2004年以来,该地区南坡与北坡所有冰川的雪线高度都呈升高的趋势。就平均值来说,北坡从2004年的5647±58 ma.s.l.上升到2011年的5764±67 m a.s.l.,每年上升13.9 m。南坡从2004年的5716±67 m a.s.l.上升到2013年的5792±88 m a.s.l.,每年上升了4.9 m。北坡冰川出现更大的物质负平衡。 (3)利用TerraSAR-X/TanDEM-X与SRTM-C DEM进行差分干涉,得到西帕米尔高原费德钦科冰川流域从2000-2013年冰川平均高程变化值为-0.28±1.54m,每年变化了-0.02±0.11 m w.e.,与Gardell用光学摄影测量技术给出的费德钦科冰川自1999-2011年高程变化值+0.00±0.08 myr-1 w.e.接近。2000-2013年间,念青唐古拉山脉西段扎当及邻近冰川平均高程减薄了9.0±1.77 m,每年减薄0.6±0.12 m w.e.。用实时差分动态定位技术RTK-GPS测量的扎当冰川表面平均高程变化值为-11 m,每年减薄0.77 m w.e.,两者接近,但比用花杆雪坑法测得的值(-1.4myr-1 w.e)及ICESat测高计测得的值(-1 myr-1 w.e.)偏小,可能与观测时段和数据源的差异有关。念青唐古拉山脉西段南坡古仁河口冰川在2000-2014年,平均高程值每年减少了-0.41±0.09 myr-1 w.e.,与花杆实测结果(-0.31 myr-1 w.e.)相接近。 (4)从冰川面积、雪线高度和高程变化研究表明,自2000年以来,帕米尔高原冰川雪线高度略有下降,冰川高程变化不明显,面积略有增加,总体上冰川处于稳定或略微扩张的状态,而念青唐古拉山脉西段冰川处于全面退缩状态,两个地区冰川变化的差异反映了两风带和季风区不同的气候变化趋势。帕米尔高原西风带增强和降水量的增加导致该地区冰川呈扩张的趋势,而青藏高原南部气温的持续升高和季风减弱,导致该区域冰川持续退缩。