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冰川是反映全球变化的重要敏感因子,世界上大约十分之一的陆地面积被冰川覆盖,广泛分布在各个纬度地区。这些地区的冰川对当地气候的变化有着重要影响,随着时间的推移,甚至能够影响到全球范围。与此同时,冰川还是地球上最大的天然固体水库,世界上百分之七十左右的淡水资源都储藏其中,冰川融化对下游湖泊不断进行着补给,成为了人类用水的重要保障。可是,过多的融水补给会造成冰湖溃决、冰川泥石流等自然灾害,严重影响着人类的生活和工作。因此,分析研究冰川演变不但具有非常重要的科学意义,而且具有无比重要的社会意义。
除了南北极地区的冰川,地球上大部分冰川分布在中低纬度地区,我国是该类冰川发育最多的国家,自北向南看,这些冰川广泛分布在帕米尔高原、天山、昆仑山和喜马拉雅山等众多山脉。其中西昆仑地区冰川集中,位置佳、规模大,是研究冰川演变的理想区域。
遥感是以电磁波与地球表面物质相互作用为基础,探测、分析和研究地球资源与环境,揭示地球表面各要素的空间分布特征与时空变化规律的一门科学技术。相比传统的地面调查方法,遥感的观测平台更高、观测视角更广,能够探测到的地面范围更大。同时,遥感可以在短时间内对同一地区进行重复探测,有利于发现地球上许多事物的动态变化。另外,遥感获得的地物电磁波特性数据中还包含了许多自然和人文信息。更重要的是,遥感可以大大地节省人力、物力、财力和时间,具有很高的经济效益和社会效益。对于西昆仑山冰川演变来说,遥感能够帮助我们快速、准确地掌握其动态变化过程。
综合西昆仑山优越的地理条件和遥感科学的扎实理论基础,本文根据1991年至2009年西昆仑地区Landsat TM/ETM+遥感影像,分析并研究了西昆仑山冰川近20年来的演变情况,具体内容如下所示:
(1)采用自动半自动结合方法提取了冰川、湖泊信息,并运用近似梯度算法将提取结果矢量化,然后利用地理信息系统对冰川、湖泊面积进行了统计分析,获取了近20年来西昆仑冰川及其冰川融水形成的郭扎错和阿克赛钦湖的动态变化特点。
(2)收集西昆仑地区1991年至2009年历史性气候资料,发现狮泉河国家气象站和NCEP/NCAR再分析气候资料可以作为参考,于是从中整理出西昆仑地区近20年来年平均温度和累积降水量的数值,绘制并分析它们的变化曲线和特点。
(3)根据近20年来西昆仑地区冰川、郭扎错和阿克赛钦湖的动态变化特点,结合狮泉河国家气象站与NCEP/NCAR再分析气候资料,分区域综合分析了冰川、湖泊与气候变化各自的特点和相互之间的关系。
西昆仑地区是研究冰川演变的理想区域,遥感是发现冰川演变现象及规律的最佳方法。由此,就西昆仑冰川及其融水形成的郭扎错和阿克赛钦湖,本文运用遥感方法对其动态变化进行了研究,发现西昆仑冰川、郭扎错和阿克赛钦湖近20年来具有显著的变化特点,并且与该地区的气候变化之间存在着明显的对应关系,得出以下四点结论:
(1)在分析了1991年至2009年的西昆仑地区遥感影像后,我们发现在1991年和2009年之间,西昆仑冰川在总地上具有显著变化,并且东西两部存在差异。其中东部处于先减少后增加再减少的波动状态,而西部处于持续减少状态。同时,郭扎错具有先增加后减少再增加的变化现象,而阿克赛钦湖则在不断地减小。
(2)从数量关系上看,当西昆仑冰川面积减小时,郭扎错和阿克赛钦湖的面积在增大;而当西昆仑冰川面积增大时,两湖的面积则在减小。由此看出,西昆仑冰川和郭扎错及阿克赛钦湖间,面积上存在反比关系,这主要是因为西昆仑冰川对郭扎错和阿克赛钦湖提供着重要的融水补给。
(3)在气候方面,西昆仑冰川、湖泊的动态变化现象主要是受温度和降水量的影响而产生。具体地,在1991年至2005年间,西昆仑东西部区域冰川、湖泊面积变化有所差别的主要原因是受温度变化的影响,而且随着温度的增加,冰川的面积是在不断减少中,湖泊面积则在增大,这三个变量之间呈现出线性的变化关系。
(4)从物质平衡这一总体角度上来看,西昆仑地区主要呈现出一种负物质平衡现象,也就是说,冰川、湖泊的物质总量是在减少的。分析其原因,主要是由于该地区温度对物质平衡的影响大于降水量对其影响。
综上所述,本文认为从1991年到2009年西昆仑冰川、郭扎错和阿克赛钦湖的变化,准确地符合了近20年来西昆仑地区年际温度、降水量等的变化特点,敏感地反映了该区域气候的变化情况。随着冰川消融的现象在全球范围内的持续出现,西昆仑地区作为典型区域,仍然值得我们继续深入研究。