基于遙感和GIS的東帕米爾高原冰川冰量變化研究

張 震

安徽理工大學空間信息與測繪工程學院，安徽 淮南 232001

冰川二維尺度(面積、長度)的變化信息難以滿足冰川變化區域差異與特征分析以及冰川變化對水資源與災害等影響研究的需要，冰川物質平衡是衡量冰川三維尺度(冰量)變化最直接的方式。野外觀測能力有限，遙感技術成為長時間大尺度冰川物質平衡監測最為有效的手段。東帕米爾高原是我國西部巨大山系，由于其極高海拔而發育眾多規模較大的冰川，是下游喀什地區水資源源區。目前對于帕米爾冰川變化還存在很大爭議，而且“帕米爾-喀喇昆侖山(冰川)異?！敝档眠M一步討論。論文首先利用中國兩次冰川編目數據，結合Landsat遙感影像對研究區20世紀60年代以來的冰川二維(面積和長度)參數變化進行了監測，然后利用地形圖(1971—1976)、SRTM(1999)、ASTER(2013—2014)和Cartosat-1(2014)立體像對生成不同時期的數字高程模型(DEM)，結合ICEsat GLAS衛星激光測高數據，對該區域的冰川冰量變化及近期變化特征進行了研究。主要結論如下：

(1)東帕米爾高原共發育現代冰川1265條，覆蓋面積(2 054.0±75.9)km2，20世紀60年代以來冰川總體呈退縮狀態，面積縮小了10.8±1.1%(0.2±0.0%)/a。冰川變化空間差異明顯，由于山體寬大、海拔較高，20世紀60年代以來，慕士塔格峰和公格爾峰地區冰川面積僅縮小了4.0±0.4%，且面積縮小速率有所減緩，2009—2014年大部分冰川基本穩定，部分冰川出現了擴張現象(面積變化幅度0.1±0.0%)。

(2)1971—2014年期間慕士塔格和公格爾山區冰川面積雖微弱縮小(1.9±0.2%)，但基于多源DEM的冰川物質平衡監測結果顯示，該區域1971—2014年冰川體積減小了(6.99±0.80)km3，相當于年均損失(0.15±0.12)m水當量(w.e.)，且1999年之前物質損失速率(0.19±0.19)m w.e.a-1高于之后的損失速率(0.14±0.24)m w.e.a-1，說明東帕米爾高原面積縮小和冰量損失都有減少的趨勢。

(3)基于ICESat GLAS的冰川物質平衡監測結果顯示，東帕米爾高原冰川2003—2009年平均高程變化趨勢為(-0.23±0.21)m a-1，轉換為年均物質平衡為(-0.19±0.29)m w.e.a-1，與多源DEM研究結果一致。

(4)研究區冰川變化具有分異性，在冰川整體縮減的背景下，部分冰川面積擴張或者呈現正物質平衡狀態。通過對比兩期冰川編目可知，東帕米爾高原有14條冰川前進，其中前進幅度最大的一條冰川位于昆蓋山，冰川編號為5Y663L0023，本文認為該冰川大幅前進是其躍動的結果。

(5)針對躍動冰川特殊現象，基于ASTER立體像對提取的DEM和Landsat影像對5Y663L0023冰川和2015年發生躍動的克拉牙依拉克冰川進行了詳細研究。5Y663L0023冰川躍動發生在2007—2013年，躍動最高峰在2007-08-21—2008-10-26，期間32.7×106m3的冰體發生卸載，導致末端前進了(704±30)m，面積擴張了0.34 km2?？死酪览吮ㄜS動主要發生在2015-04-13—2015-07-11，最大運動速度達到了(20.42±0.42)m/d，向下游轉移冰川體積約2.4×108m3，與5Y663L0023冰川躍動不同的是，該冰川躍動發生在西支，沒有引發冰川末端前進。

(6)帕米爾冰川變化受氣候變化的影響，與冰川規模、形態、地形等綜合因素相關。雖然氣溫升高會加速冰川消融，但總體上看帕米爾冰川變化受降水影響更大。近年來，西風環流加強，冬季降水增加，可能是冰川退縮和冰量損失減緩的主要原因。此外，地形因素影響也很重要，一些冰川區的風吹雪、雪崩、冰崩等物質再分配過程表現活躍，導致冰川躍動或擴張等現象。