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1972-2017年南阿尔泰山中部冰湖变化特征及其对气候变化的响应

阿布都拉·阿不都卡地尔 董玉森 务宇宽 崔静月 岳文丽 张帮政

阿布都拉·阿不都卡地尔, 董玉森, 务宇宽, 崔静月, 岳文丽, 张帮政. 1972-2017年南阿尔泰山中部冰湖变化特征及其对气候变化的响应[J]. 地质科技通报, 2020, 39(4): 94-102. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2020.0412
引用本文: 阿布都拉·阿不都卡地尔, 董玉森, 务宇宽, 崔静月, 岳文丽, 张帮政. 1972-2017年南阿尔泰山中部冰湖变化特征及其对气候变化的响应[J]. 地质科技通报, 2020, 39(4): 94-102. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2020.0412
Abudula·Abudukadier, Dong Yusen, Wu Yukuan, Cui Jingyue, Yue Wenli, Zhang Bangzheng. Characteristics of glacial lakes in the central part of the southern Altai Mountains from 1972 to 2017 and their responses to climate changes[J]. Bulletin of Geological Science and Technology, 2020, 39(4): 94-102. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2020.0412
Citation: Abudula·Abudukadier, Dong Yusen, Wu Yukuan, Cui Jingyue, Yue Wenli, Zhang Bangzheng. Characteristics of glacial lakes in the central part of the southern Altai Mountains from 1972 to 2017 and their responses to climate changes[J]. Bulletin of Geological Science and Technology, 2020, 39(4): 94-102. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2020.0412

1972-2017年南阿尔泰山中部冰湖变化特征及其对气候变化的响应

doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2020.0412
基金项目: 

国家自然科学基金项目 41001248

中国地质调查局项目 121201003000172744

智能地学信息处理湖北省重点实验室开放研究课题 KLIGIP201605

详细信息
    作者简介:

    阿布都拉·阿不都卡地尔(1993-), 男, 现正攻读地理与信息工程专业硕士学位, 主要从事冰川变化遥感监测理论及方法研究工作。E-mail:20131004617@cug.edu.cn

    通讯作者:

    董玉森(1976-), 男, 副教授, 主要从事地学遥感及全球变化的理论与方法研究工作。E-mail: dongyusen@gmail.com

  • 中图分类号: P343.3;P463.24

Characteristics of glacial lakes in the central part of the southern Altai Mountains from 1972 to 2017 and their responses to climate changes

  • 摘要: 以1972、1989、1996、2006、2017年5个不同时段的Landsat MSS/TM/ETM+/OLI遥感影像数据、数字高程模型(DEM)数据和气象数据为数据源,通过计算机自动提取与人工目视解译相结合的方法获取南阿尔泰山中部地区各时段的冰湖信息,利用GIS空间分析方法对该地区的冰湖面积进行统计,并分析研究区冰湖在不同规模、不同坡度、不同海拔状态下的时空变化特征。结果表明:①近45年来南阿尔泰山中部地区的冰湖面积呈"先减后增"趋势。1972-1996年研究区的冰湖面积从411.14 km2减少至400.83 km2,共减少了10.31 km2,减少速率为0.43 km2/a。从1996-2017年冰湖面积增加了15.42 km2;增长率为0.514 km2/a。②研究区冰湖分布主要集中在海拔低于2 200 m、坡度小于25°的区域,不同海拔区间和不同坡度区间的冰湖面积均呈"先减后增"趋势。③结合气温、降水、冰川面积以及冰储量变化数据分析发现,南阿尔泰山中部地区冰湖对气候变化具有明显的响应。温度、降水量及冰川融水是影响冰湖面积变化的主要因素;且这三者之间存在一种平衡关系,即温度升高冰川消融速度加快,从而对冰湖的收支平衡产生直接影响。当冰湖的补给量(即冰川融水和降水量之和)大于由温度升高引起的蒸发量时,冰湖面积会呈增长趋势;反之亦然。1970-1980年整个阿勒泰地区年代际降水量减少了19.28 mm,温度上升了0.25℃,因此1972-1989年研究区冰湖的蒸发水量大于补给水量,导致该时段冰湖面积呈退缩态势。1989-1996年该区降水量增加了19.67%,温度升高了0.62℃,但是增加的降水量却无法弥补由温度升高引起的冰湖蒸发量,因此1989-1996年研究区冰湖面积仍处于退缩状态。1996-2017年由于温度和降水量大幅增加导致冰湖面积呈不断增长趋势。

     

  • 图 1  研究区地理位置

    Figure 1.  Location of the study area

    图 2  1972-1996年典型冰湖面积变化

    Figure 2.  Ration of the typical glacial lakes

    图 3  1996-2017年典型冰湖面积变化

    Figure 3.  Variation of typical glacial lake area from 1996 to 2017

    图 4  各站点降水量、温度变化趋势

    哈巴河、福海、阿勒泰、富蕴、阿勒泰地区1961-2008年的年代际平均降水量、温度数据来源于文献[39-40]

    Figure 4.  Precipitation and temperature change trend of each station

    图 5  不同时段阿尔泰山区冰川、冰湖变化(a冰川面积和储量变化数据来自文献[6, 50-51])

    a.不同时段阿尔泰山区不同区域冰川面积、体积变化; b.1972-2017年研究区内冰湖面积变化

    Figure 5.  Changes of glaciers and glacial lakes in the Altai Mountains in different periods

    表  1  遥感影像数据

    Table  1.   Data of the satellite images

    传感器 通道/列 时间 分辨率/m 云量/%
    MSS 155/026 1972-09-01 60 1
    MSS 154/026 1977-07-09 60 2
    TM 143/026 1989-08-25 30 1
    TM 144/026 1989-09-10 30 5
    TM 144/26 1996-08-20 30 9.44
    TM 143/26 1998-08-04 30 1.15
    ETM+ 143/26 2008-10-09 30 1.51
    ETM+ 144/26 2006-09-09 30 0.03
    OLI 144/26 2017-09-15 30 6.01
    OLI 143/26 2017-08-23 30 5.98
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    表  2  1972-2017年南阿尔泰山中部地区的冰湖变化

    Table  2.   Changes of glacial lakes in the central region of the southern Altai Mountains from 1972 to 2017

    冰湖面积/km2 冰湖面积变化/km2 冰湖面积误差/km2 < 0.1 km2 0.1~0.2 km2 > 0.2 km2
    1972 411.14 ±34.66 28.58 24.00 358.56
    1989 405.68 -5.46 ±18.02 32.00 22.39 351.29
    1996 400.83 -4.85 ±20.15 40.29 19.41 341.13
    2006 406.65 5.82 ±20.25 41.39 19.70 345.56
    2017 416.25 9.6 ±22.57 46.42 22.52 347.31
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    表  3  不同坡度区间的冰湖面积分布

    Table  3.   Area distribution of glacial lakes in different slope intervals

    坡度/(°) 1972年 1989年 1996年 2006年 2017年
    面积/km2
    [0, 5) 175.46 175.14 176.35 179.90 185.52
    [5, 10) 119.12 117.46 116.71 118.23 120.61
    [10, 15) 56.25 55.29 54.33 54.68 55.54
    [15, 20) 26.78 26.19 25.29 25.41 25.87
    [20, 25) 13.89 13.86 12.77 12.82 13.04
    [25, 30) 7.55 7.56 6.58 6.61 6.73
    > 30 12.08 10.17 8.79 8.98 8.93
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    表  4  不同海拔区间的冰湖面积分布

    Table  4.   Area distribution of glacial lakes at different elevations

    [485, 700)m [700, 1 000)m [1 000, 1 300)m [1 300, 1 600)m [1 600, 1 900)m [1 900, 2 200)m [2 200, 2 500)m
    面积/km2
    1972年 171.27 102.10 42.58 39.09 38.90 15.17 1.57
    1989年 168.68 101.48 41.24 38.83 38.25 13.71 2.64
    1996年 163.86 101.06 42.74 37.19 38.52 14.94 2.22
    2006年 168.17 101.61 42.91 37.28 38.73 15.17 2.35
    2017年 168.93 103.64 43.89 39.95 42.29 15.27 1.72
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