1986—2007年祁連山八一冰川變化分析

涂植鳳++劉亮++魏業奇

摘 要：基于1986年7月和2007年6月的兩期TM遙感影像數據和DEM數據，利用遙感（RS）和地理信息系統（GIS）技術，繪制出祁連山八一冰川的消融情況變化圖，并對冰川消融的原因進行分析。結果表明：由于20世紀80年代以來人類活動導致的溫室效應嚴重影響了冰川的發展，祁連山八一冰川在1986年至2007年間冰川面積減少約59 km2，草地面積減少約129 km2。預計從70年代開始的冰川發展期沒有完全到來就停止了，取而代之的是冰川的大面積消融。

關鍵詞：冰川 祁連山 RS 遙感

中圖分類號：P343.6 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）12（c）-0006-04

冰川是我國西北干旱區重要的地表水資源，對高山地區現代冰川變化趨勢的研究及其變化主因的探討有助于宏觀地預測該地區的冰川發展趨勢，為冰川周圍地區國民經濟建設及相關政策的制定提供重要的現實依據。一般來說，冰川分布情況可通過遙感等方法相對容易地獲得，而冰川表面積的大小則需要選用合適的方法提取。該文通過遙感影像計算機解譯方法中的監督分類方法呈現八一冰川的分布情況，通過柵格轉矢量的方法提取冰川表面積大小，從而對冰川的消融情況有更清楚直觀的體現。

1 研究區概況

八一冰川（39°01.00′N，98°53.53′E，冰川編號為5Y425L2）又稱小沙龍冰川，位于祁連山中段疏勒南山的南坡，是我國第二大內陸河黑河流域的源頭。該冰川是一個發育于平緩山頂的冰帽型冰川，根據冰川編目資料，八一冰川是黑河干流河源區最大的冰川，長度為2.2 km，面積為2.81 km2，冰川末端海拔為4520 m，最高點海拔為4828 m。

八一冰川平均年降水量為150～200 mm，海拔400 m層年平均溫度-6～-5 ℃，雪峰平均高度5100 m，具有孕育冰川的氣候條件。

2 研究方法與技術路線

現行的遙感影像計算機解譯方法有非監督分類和監督分類兩種。非監督分類是以不同影像地物在特征空間中類別特征的差別為依據的一種無先驗（已知）類別標準的圖像分類，是以集群為理論基礎，通過計算機對圖像進行集聚統計分析的方法。根據待分類樣本特征參數的統計特征，建立決策規則來進行分類。監督分類是根據判讀者對研究區的了解情況或者實際野外考察，選擇訓練區和樣本，對樣本進行訓練，運用確定的地物類別來識別其他未知類別的過程。常用算法有：平行管道法、最小距離法、最大似然法等。

最大似然比分類法又稱為貝葉斯（Bayes）分類。貝葉斯分類是根據Bayes準則對遙感影像進行分類，是一種典型的、應用最廣的監督分類方法——最大似然判別法。這種監督分類方法，首先假定訓練樣本數據在光譜空間的分布是服從高斯正態分布規律的。其次根據訓練樣本的均值和方差來評價其他像元和訓練類別之間的相似性。Bayes判別分類是建立在Bayes準則基礎上的，它是通過計算標本（像元）屬于各組（類）的概率（或稱歸屬概率），將該標本歸屬于概率最大的一組來進行分類的。Bayes判別分類是一種最好的分類方法，分類錯誤最小而精度最高。技術路線如圖1所示。

3 圖像解譯

3.1 數據源

該文采用的遙感影像資料來源于1986年7月（LT51350331986206BJC00）和2007年6月（LT51350332007152IKR00）的LANDSAT-TM影像圖。

3.2 最大似然法分類

根據《第二次全國土地調查土地分類標準》，參照谷歌影像，聯系地物特征，通過目視解譯，對土地利用類型進行劃分，分為冰川及永久積雪、草地、裸地、水域四種地物類別，如表1，表2，圖2，圖3所示。

3.3 分類后處理

無論監督分類還是非監督分類，都是按照光譜特征進行聚類分析的，因此，都帶有一定的盲目性。所以，對獲得的分類結果需要進行一些處理工作才能得到最終相對理想的分類結果，這些處理操作統稱為分類后處理。分類后處理功能包括：設置類別顏色、規則影像分類、聚類類別、過濾類別、分類圖轉為矢量等。

3.4 可視化結果

如圖4～圖6所示。

4 數據提取分析

由圖7，圖8，和表3可得出，八一冰川在1986年至2007年間冰川面積減少約59 km2，草地面積減少約129 km2。而與之相對應的是水域面積增加約10 km2，裸地面積增加約177 km2，冰川調節控制水量的作用已漸漸失去，相反會成為河流水量的不穩定因素，可能引發冰湖潰決、洪水、冰川泥石流、海平面上升等自然災害。冰川變化對全球地表熱量平衡、大氣環流和海洋洋流也有重要影響。由于冰雪對太陽輻射有強烈的反射效應，冰川面積大規模變化會引起地表輻射和熱量失衡，從而導致大氣環流的改變。極地冰蓋大量融化產生的冷水注入海洋將使原來洋流格局發生變化，以至于改變海洋和大氣的相互作用狀態，進而影響全球氣候。

5 結語

觀察圖9可得，20年來八一冰川的消融較為嚴重的部分在其東南部和北部，冰川消融總面積達59.005478 km2，平均每年退縮約0.58%。盡管八一冰川面積變化與氣候狀況、冰川規模等因素都存在一定關系，但近20年升溫是導致冰川加速消融的主要原因。

1960—2009年夏季的氣象資料表明，中國冰川區總體呈暖濕化趨勢。由中國氣象局國家氣象信息中心提供的氣候變化資料中可得，各個地面站的平均氣溫傾向率為0.22 ℃·（10a）-1，相當于近50年夏季氣溫升高了1.1℃；平均降水量傾向率為1.1 mm·（10a）-1，相當于近50年增加了5.7 mm。氣溫在20世紀80年代之后處于持續增加的狀態，1960年以來的氣溫年代際平均值分別為16℃（1960—1969年）、16℃（1970—1979年）、16.1℃（1980—1989年）、16.4℃（1990—1999年）與16.9℃（2000—2009年）。與之對應，降水量的年代際平均值分別為214.6 mm、203.6 mm、210.1 mm、217.4 mm與213.9 mm，呈現出較為微弱的波動。endprint

大氣0℃層受到觀測場環境影響較少，其變化能較好地反映該區域氣候變化特征。資料表明，1960～2009年間0℃層高度總體呈現上升趨勢，傾向率為8.3 m·（10a）-1。具體說來，20世紀60～70年代大致呈下降趨勢，其中，60年代平均值4880 m，70年代則降低至4838.4 m。20世紀80年代以后0℃層高度開始持續回升，80年代為4852.1 m，90年代為4887.7 m，2000年以后則上升至4898.8 m。若以1960—1989年的30年作為基準，1990—2009年間0℃層高度比基準值升高了36.4 m。

總的來說，八一冰川的消融主要原因是全球氣候變暖，冰川面積顯著減少，裸地與水域面積顯著增加，冰川周邊的生態系統遭受破壞，隨之而來的災害會越來越明顯。冰川作為冰凍圈系統的主要組成部分之一，是淡水資源的固體水庫，專家預測未來50年我國冰川面積將減少27.20%。諸多研究表明冰川變化在本世紀對全球氣候變化的指示性作用愈加明顯，且對水資源也有明顯的影響，因此冰川變化研究備受關注。適時正確評估冰川變化，揭示八一冰川變化從而窺視祁連山冰川的變化對西北地區河流徑流量的影響十分重要，其變化特征對該地區的經濟發展和人民生活有著極其重要的意義。

參考文獻

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