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随着温室气体排放的增加，全球气候变暖愈演愈烈，全球气温的升高导致了大多数山地冰川物质亏损。冰川融水不仅会抬升海平面高度，还会带来冰崩、冰湖溃决、洪水、冰川泥石流等自然灾害，给周边人民的生命财产安全带来严重威胁。因此，研究山地冰川变化特征及其趋势对全球气候变化、冰川灾害预警、区域水资源利用和管理等方面都具有重要的科学意义和应用价值。作为除极地冰盖以外的全球第二大冰川聚集地，青藏高原及其临近区域发育着40963条冰川，是中国乃至高亚洲冰川的中心，但是由于青藏高原海拔高、气候条件恶劣，导致了实地冰川物质平衡观测资料极度匮乏。目前，用于估算山地冰川物质平衡的方法有很多，包括地面观测法、水文学法、卫星重力法和冰川表面地形重复测量法等，但是由于算法本身的局限性，上述几种算法均难以在大范围的冰川区开展年际物质平衡估算研究。
冰川反照率指冰川表面反射的辐射能量与入射辐射能量的比值，是连接冰川表面能量平衡与物质平衡的纽带，可作为冰川表面物质平衡变化的指示因子。目前，采用冰川反照率估算年际物质平衡的反照率法，已经在阿尔卑斯山、喜马拉雅和青藏高原内陆等冰川上都取得了显著成果。反照率法数据获取方便、时空分辨率高，因而能用于某条冰川物质平衡的估算，也可用于大中尺度的冰川研究，并且，该方法最大的优势就是可以得到年际或者季节性物质平衡结果，从而填补大多数冰川物质平衡数据的空白。因此，本文利用MODIS Terra/Aqua逐日反照率和MODImLab反照率产品，首先构建了反照率-物质平衡经验模型，然后针对经验模型本身存在的问题进行改进，提出了一种改进后的反照率经验模型方法，，最后选择青藏高原内陆和喜马拉雅典型冰川为实验区，进行了冰川年际物质平衡估算及对气候变化响应关系的研究。论文的主要研究内容和结论概述如下:
(1)采用反照率经验模型算法首次获得了普若岗日和格拉丹东2000-2016年年际物质平衡时间序列，验证了该算法在青藏高原内陆冰川的适用性。本研究首先以MODIS Terra/Aqua逐日反照率和小冬克玛底冰川实测物质平衡为基础，构建了反照率-物质平衡经验模型，推算了研究区2000-2016年年际物质平衡;然后利用已构建的物质平衡经验模型，首次获取了普若岗日和格拉丹东2000-2016年年际物质平衡时间序列，并发现研究区内2012年以后冰川退缩速率明显加速;最后将估算的十七年年际物质平衡和目前已发表的年均物质平衡/雪线海拔高度结果作比较，对该算法进行定量和定性分析，验证了反照率经验模型在大陆型冰川物质平衡估算的应用潜力。
(2)基于年均物质平衡和物质平衡-反照率梯度，提出了一种改进的冰川物质平衡估算方法。本研究针对反照率经验模型过度依赖冰川实测数据的数量和精度的问题，在之前工作的基础上对反照率经验模型进行改进，提出了一种改进的冰川物质平衡估算算法。该算法可利用精度高、数量多、获取相对简便的大地测量年均物质平衡和物质平衡-反照率梯度，得到可靠的冰川年际物质平衡。不仅如此，还详细介绍了该算法的各个计算流程，包括年均物质平衡、物质平衡-反照率梯度和MODImLab冰川表面平均反照率的计算方法、物质平衡误差评估的各项误差源分析、算法中所需参数的敏感性分析等，从而完善了物质平衡估算方法的各个细节。
(3)采用改进后的反照率经验模型方法估算了青藏高原典型冰川的物质平衡，并揭示了不同区域冰川在气温和降水影响下的空间变化特征。本研究以MODImLab算法计算的消融季平均反照率为基础，采用改进的反照率经验模型算法分别估算了冬克玛底冰川2001-2010年和Chhota Shigri冰川2003-2014年年际物质平衡时间序列。与实测资料的对比结果表明，该算法估算的物质平衡精度较高，总体均方根误差分别为117.95Hun w.e.和275.04Hun w.e.。在此基础之上，还利用2001-2013年月均HAR气候再分析资料进行冰川年际物质平衡与气候变化响应关系的研究。结果表明，对于青藏高原内陆冰川，夏季气温的升高是导致冰川消融的主要原因，而在喜马拉雅西段的Chhota Shigri冰川上，夏季降水和年均降水则是导致冰川变化的主要因素。
冰川反照率指冰川表面反射的辐射能量与入射辐射能量的比值，是连接冰川表面能量平衡与物质平衡的纽带，可作为冰川表面物质平衡变化的指示因子。目前，采用冰川反照率估算年际物质平衡的反照率法，已经在阿尔卑斯山、喜马拉雅和青藏高原内陆等冰川上都取得了显著成果。反照率法数据获取方便、时空分辨率高，因而能用于某条冰川物质平衡的估算，也可用于大中尺度的冰川研究，并且，该方法最大的优势就是可以得到年际或者季节性物质平衡结果，从而填补大多数冰川物质平衡数据的空白。因此，本文利用MODIS Terra/Aqua逐日反照率和MODImLab反照率产品，首先构建了反照率-物质平衡经验模型，然后针对经验模型本身存在的问题进行改进，提出了一种改进后的反照率经验模型方法，，最后选择青藏高原内陆和喜马拉雅典型冰川为实验区，进行了冰川年际物质平衡估算及对气候变化响应关系的研究。论文的主要研究内容和结论概述如下:
(1)采用反照率经验模型算法首次获得了普若岗日和格拉丹东2000-2016年年际物质平衡时间序列，验证了该算法在青藏高原内陆冰川的适用性。本研究首先以MODIS Terra/Aqua逐日反照率和小冬克玛底冰川实测物质平衡为基础，构建了反照率-物质平衡经验模型，推算了研究区2000-2016年年际物质平衡;然后利用已构建的物质平衡经验模型，首次获取了普若岗日和格拉丹东2000-2016年年际物质平衡时间序列，并发现研究区内2012年以后冰川退缩速率明显加速;最后将估算的十七年年际物质平衡和目前已发表的年均物质平衡/雪线海拔高度结果作比较，对该算法进行定量和定性分析，验证了反照率经验模型在大陆型冰川物质平衡估算的应用潜力。
(2)基于年均物质平衡和物质平衡-反照率梯度，提出了一种改进的冰川物质平衡估算方法。本研究针对反照率经验模型过度依赖冰川实测数据的数量和精度的问题，在之前工作的基础上对反照率经验模型进行改进，提出了一种改进的冰川物质平衡估算算法。该算法可利用精度高、数量多、获取相对简便的大地测量年均物质平衡和物质平衡-反照率梯度，得到可靠的冰川年际物质平衡。不仅如此，还详细介绍了该算法的各个计算流程，包括年均物质平衡、物质平衡-反照率梯度和MODImLab冰川表面平均反照率的计算方法、物质平衡误差评估的各项误差源分析、算法中所需参数的敏感性分析等，从而完善了物质平衡估算方法的各个细节。
(3)采用改进后的反照率经验模型方法估算了青藏高原典型冰川的物质平衡，并揭示了不同区域冰川在气温和降水影响下的空间变化特征。本研究以MODImLab算法计算的消融季平均反照率为基础，采用改进的反照率经验模型算法分别估算了冬克玛底冰川2001-2010年和Chhota Shigri冰川2003-2014年年际物质平衡时间序列。与实测资料的对比结果表明，该算法估算的物质平衡精度较高，总体均方根误差分别为117.95Hun w.e.和275.04Hun w.e.。在此基础之上，还利用2001-2013年月均HAR气候再分析资料进行冰川年际物质平衡与气候变化响应关系的研究。结果表明，对于青藏高原内陆冰川，夏季气温的升高是导致冰川消融的主要原因，而在喜马拉雅西段的Chhota Shigri冰川上，夏季降水和年均降水则是导致冰川变化的主要因素。