近30年喀喇昆仑山东部北坡主要冰川变化的遥感监测

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发源于喀喇昆仑山北坡的克勒青河流域是现代冰川主要发育区,是叶尔羌河冰川融水主要形成区。在全球变暖,冰川退缩为主导的大背景下,该流域出现了一定数量的前进冰川。综合文献分析发现,对于喀喇昆仑山区域冰川异常变化过程研究较少,特别是集成冰川表面高程和表面流速变化特征的研究较为匮乏,这不利于深入认识近期出现的本地区喀喇昆仑山冰川异常特征及其机理。本文利用遥感和GIS技术,Landsat时序数据、冰面高程数据和ITS_LIVE冰川表面运动速度数据,研究近30年来喀喇昆仑山东部北坡冰川面积、长度、表面高程和冰川运动等变化的时空分异特征。利用地形参数研究地形对冰川表面运动的控制,并结合末端运动和表面运动得到不同类型冰川的时空变化,得到如下结论:(1)1989年研究区冰川总面积为1431.49±35.62 km~2,到2018年,面积扩大了4.55 km~2(0.32%),年变化率0.01%。冰川面积主要集中于海拔5400—5600 m之间,为249.05 km~2,占总面积的14.9%。冰川面积介于5.0~10.0 km~2表现出退缩,其他规模的冰川面积呈扩大趋势。从朝向看,不同朝向的冰川面积均发生扩张,扩张面积为东北朝向最大,达到了1.67 km~2。其次为北向,扩张了1.45 km~2。最小扩张的为东向,仅扩张了0.14 km~2。坡度在5~15°之间冰川面积分布较集中,为317.23 km~2,研究时段内冰川面积增加明显。因冰川前进,本地区冰川长度总体增加,16条冰川处于稳定状态、7条前进冰川,1条退缩冰川。此外,有18条冰川先后跃动,目前有4条冰川仍处于前进中。11条冰川末端前进幅度大于100 m·a-1,8条冰川前进幅度大于200 m·a-1,8条前进幅度大于300 m·a-1。前进期短则1 a,长则24 a,发生前进的时间主要集中在近10 a。不同长度冰川数量有所变化,4—8 km的冰川由21条减为18条,这些冰川多呈现前进。8—16 km的冰川由8条增加到11条。(2)2000—2014年间研究区冰川整体减薄,随海拔、坡度、朝向区而表现出差异。冰川减薄最大出现在海拔4000—4200 m之间,减薄了36.50 m,冰量减少了1.28 km~3。整体上,可以说明的是冰储量处于亏损状态与冰川扩张出现反常变化,是区域气候、末端海拔、冰川类型、表碛覆盖等因素综合影响的结果。(3)冰川运动速度在空间上呈现出较大的分异,与冰川规模和所处地形条件有关。大部分冰川不同位置运动速度≤100 m·a-1,0号冰川观测到最大的表面运动速度,达376.15 m·a-1,出现在2005年海拔5000 m左右,距冰川顶端5000 m处,坡度10°左右。单条冰川平均流速最大可达38.8 m·a-1。地形对冰川运动具有一定的控制。在海拔4600—5000 m之间,平均流速最大为54.55 m·a-1,并且随着坡度的增大,流速逐渐减小,处于东向的冰川流速最大,处于西南向的流速最小。冰川流速空间变化较大,在相同的位置流速变化不同。首先,不同坡度不同海拔流速分布具有差异性。如坡度处于0~15°和坡度>45°且海拔位于4600—5000 m之间的冰川流速高于其他海拔和坡度内的流速;其次,不同坡向不同海拔的流速分布具有差异性。如不同坡向冰川流速均集中分布在海拔4200—5400 m之间,且该区流速大于其他区间的流速;冰川流速分布与变化具有时间特征。2018年海拔在4200—5400 m之间,不同坡度的冰川流速要大于其他年份的流速,对于坡向亦是如此。整体上看,不同年份不同冰川流速大小范围不同,1989—2018年,冰川流速增大。不同时段不同海拔冰川流速变化不同;不同时段不同坡度流速变化不同;不同时段不同坡向流速变化不同。2000-2014年冰川流速在不同海拔、不同坡度、不同坡向均发生减小。不同类型冰川表面运动的时空变化不同。(4)单一出口型冰川(稳定冰川、退缩冰川、前进冰川)限制了其流速的发展;而复式冰川(跃动冰川)具有较大的粒雪盆和较长的冰舌,一次强降雪即可因重力推动物质使冰川发生前进。另外,上游固态降水利用巨大的海拔作用差给冰川跃动提供了巨大的动力。因此,在忽略地形控制的一般原理下,喀喇昆仑山高海拔处的冷却导致固态降水丰富成为冰川异常前进或稳定的主导原因。
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