1987 - 2018年祁连山冰川变化遥感监测及影响因子分析

doi:10.7522/j.issn.1000-0240.2019.0080

冰川冻土 ›› 2020, Vol. 42 ›› Issue (2): 344-356.doi: 10.7522/j.issn.1000-0240.2019.0080

1987 - 2018年祁连山冰川变化遥感监测及影响因子分析

汪赢政¹^,²(), 李佳¹^,²(), 吴立新¹^,², 郭磊¹^,², 李建江¹^,²

^1.中南大学地球科学与信息物理学院，湖南长沙 410083
^2.中南大学地灾感知认知预知研究室，湖南长沙 410083

收稿日期:2019-08-08 修回日期:2020-04-20 出版日期:2020-08-31 发布日期:2020-09-11
通讯作者: 李佳 E-mail:wy-zheng@outlook.com;lijia20050710@csu.edu.cn
作者简介:汪赢政（1994 - ），男，河南驻马店人， 2017年在湖南科技大学获学士学位，现为中南大学在读硕士研究生，从事冰川变化遥感监测研究. E-mail： wy-zheng@outlook.com
基金资助:
国家重点研究计划“全球变化及应对”重点专项(2018YFA0605504);中国科学院战略性先导科技专项资助项目(XDA20100101);湖南省自然科学基金项目(2019JJ50761);国家自然科学基金项目(41904006);中南大学领军人才支持计划(506030101);湖湘高层次人才聚集工程项目(2018RS3013);中南大学中央高校基本科研业务费专项资金(2019zzts637)

Using remote sensing images to monitor the glacier changes in Qilian Mountains during 1987 - 2018 and analyzing the impact factors

Yingzheng WANG¹^,²(), Jia LI¹^,²(), Lixin WU¹^,², Lei GUO¹^,², Jianjiang LI¹^,²

^1.School of Geosciences and Info-physics，Central South University，Changsha 410083，China
^2.Laboratory of GeoHazards Perception，Cognition and Prediction，Central South University，Changsha 410083，China

Received:2019-08-08 Revised:2020-04-20 Online:2020-08-31 Published:2020-09-11
Contact: Jia LI E-mail:wy-zheng@outlook.com;lijia20050710@csu.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

祁连山冰川融水是维系我国西北地区生态平衡的重要因素。为评估祁连山冰川在全球气候变暖背景下的状态，利用Landsat-TM、 ETM+、 OLI等遥感影像，基于波段比值阈值法提取1987 - 2018年共计7期冰川边界进行时序变化分析。结果显示：近31年来祁连山冰川面积从2 080.39 km²退缩到1 442.09 km²，年均退缩率达0.99%，相比1956 - 1990年间的退缩率（0.58%）大幅增加；近31年来冰川物质平衡线高度稳步上升；冰川主要分布在海拔4 700 ~ 5 100 m之间，冰川退缩随海拔降低而增加；约93%的冰川的面积小于2.0 km²，小于0.1 km²的冰川的总数和总面积呈增加态势； 0.5 ~ 1.0 km²的冰川退缩最快，年均退缩率达1.53%，而大于10.0 km²的冰川退缩最慢，年均退缩率为0.59%；祁连山冰川退缩主要由夏季均温升高引起，且最近十年间冰川呈现出加速退缩的态势。

关键词: 祁连山, 冰川退缩, 遥感, Landsat, 气候

Abstract:

Glacier meltwater from Qilian Mountains plays an important role in maintaining the ecological balance in northwest China. In order to cognize the glacier change caused by climate warming in Qilian Mountains， we adopted Landsat images （TM， ETM+ and OLI） and band ratio threshold method to extract seven terms of glacier boundaries between 1987 and 2018， and interpreted the time series of glacier boundaries combining with topographic and climatic data. The results show：（1） During recent 31 years， the area of glacier in Qilian Mountains has shrank from 2 080.39 km² to 1 442.09 km²， corresponding to an annual rate of 0.99%， which is significantly higher than the retreat rate （0.58%） from 1956 to 1990；（2） The equilibrium-line altitude has increased steadily during recent 31 years；（3） The glaciers are mainly distributed between 4 700 and 5 100 m a.s.l.， and the intensity of glacier shrinkage increases as the altitude decreases；（4） About 93% glaciers have an area below 2.0 km²； the total number and area of glaciers small than 0.1 km² are increasing；（5） The glaciers between 0.5 km² and 1.0 km² experienced the fastest shrinkage， with an average annual retreat rate of 1.53%， while that larger than 10.0 km² experienced the slowest shrinkage， with an average annual retreat rate of 0.59%；（6） The glacier shrinkage in Qilian Mountains is mainly caused by the rise of summer temperature， and more importantly， the glacier shrinkage has intensified during the last decade.

Key words: Qilian Mountains, glacier shrinkage, remote sensing, Landsat, climate

中图分类号:

P343.6

汪赢政, 李佳, 吴立新, 郭磊, 李建江. 1987 - 2018年祁连山冰川变化遥感监测及影响因子分析[J]. 冰川冻土, 2020, 42(2): 344-356.

Yingzheng WANG, Jia LI, Lixin WU, Lei GUO, Jianjiang LI. Using remote sensing images to monitor the glacier changes in Qilian Mountains during 1987 - 2018 and analyzing the impact factors[J]. Journal of Glaciology and Geocryology, 2020, 42(2): 344-356.

图/表 12

图1

表1

图2

表2

图3

表3

表4

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表5

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图7

参考文献 38

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年份	冰川总面积/km²	变化面积/km²	年均变化/（km²·a^-1）	年均变化率/（%·a^-1）
1987	2 080.39	—	—	—
1991	1 939.12	-141.27	-35.32	-1.70
1997	1 805.65	-133.47	-22.25	-1.15
2001	1 691.13	-114.51	-28.63	-1.59
2007	1 619.26	-71.87	-11.98	-0.71
2013	1 531.21	-88.05	-14.68	-0.91
2018	1 442.09	-89.12	-17.82	-1.16

海拔/km	1987 - 1991年		1991 - 1997年		1997 - 2001年		2001 - 2007年		2007 - 2013年		2013 - 2018年
海拔/km	变化量/km²	年变化率/（%·a^-1）	变化量/km²	年变化率/（%·a^-1）	变化量/km²	年变化率/（%·a^-1）	变化量/km²	年变化率/（%·a^-1）	变化量/km²	年变化率/（%·a^-1）	变化量/km²	年变化率/（%·a^-1）
<4.5	-51.10	-7.53	-23.02	-3.24	-8.63	-2.26	-10.68	-2.05	-8.90	-1.94	-18.57	-5.51
4.5 ~ 4.7	-48.44	-3.66	-27.82	-1.64	-24.07	-2.36	-18.43	-1.33	-22.63	-1.78	-27.61	-2.91
4.7 ~ 4.9	-33.65	-1.66	-34.40	-1.21	-29.38	-1.67	-21.88	-0.89	-25.71	-1.10	-23.77	-1.31
4.9 ~ 5.1	-13.21	-0.56	-31.57	-0.91	-29.77	-1.37	-17.48	-0.57	-18.20	-0.61	-13.85	-0.58
5.1 ~ 5.3	2.69	0.18	-13.95	-0.61	-18.89	-1.28	-4.55	-0.22	-9.04	-0.44	-5.37	-0.32
5.3 ~ 5.5	1.59	0.40	-2.73	-0.45	-3.62	-0.93	0.54	0.10	-2.84	-0.50	-0.62	-0.13
>5.5	0.17	0.32	-0.34	-0.42	-0.20	-0.39	0.11	0.15	-0.26	-0.33	-0.02	-0.03

朝向	不同年份的冰川面积/km²
朝向	1987年	1991年	1997年	2001年	2007年	2013年	2018年
正北	845.22	829.80	783.64	736.68	722.13	687.88	632.66
东北	461.71	389.58	355.82	330.96	311.64	289.18	281.73
正东	149.80	132.78	122.00	109.85	104.60	99.69	96.19
东南	57.63	55.93	50.81	46.55	44.96	43.92	39.40
正南	69.05	54.42	56.94	48.45	44.37	41.71	42.60
西南	89.73	84.72	75.12	74.98	72.11	68.33	66.09
正西	114.16	119.95	103.83	92.19	86.77	83.68	79.09
西北	292.80	271.86	257.41	251.44	232.65	216.85	204.32

冰川规模/km²	1987年		1991年		1997年		2001年		2007年		2013年		2018年
冰川规模/km²	数量/条	面积/km²	数量/条	面积/km²	数量/条	面积/km²	数量/条	面积/km²	数量/条	面积/km²	数量/条	面积/km²	数量/条	面积/km²
合计	2 684	2 080.39	2 684	1 939.12	2 683	1 805.65	2 684	1 691.13	2 677	1 619.26	2 683	1 531.21	2 684	1 442.09
<0.1	331	21.35	441	28.96	608	36.61	767	41.77	840	43.00	962	46.63	1 088	44.35
0.1 ~ 0.5	1 349	357.00	1 356	341.67	1 269	312.67	1 170	286.07	1 130	277.77	1 057	259.13	986	243.71
0.5 ~ 1.0	508	349.88	428	296.91	378	263.05	340	236.51	320	224.47	302	211.83	263	184.09
1.0 ~ 2.0	273	384.29	252	357.37	236	334.45	229	324.41	215	305.52	203	289.71	190	267.03
2.0 ~ 5.0	177	530.06	162	487.13	147	439.77	134	399.15	129	380.35	119	356.52	119	352.57
5.0 ~ 10.0	31	213.29	30	204.55	30	200.75	30	199.71	30	199.23	27	180.85	25	166.55
>10.0	15	224.52	15	222.52	15	218.35	14	203.52	13	188.92	13	186.52	13	183.78

子区域	经度/E	纬度/N	海拔/m	影像	面积/km²	差别/km²	比率/%
1	97.31° ~ 97.74°	38.51° ~ 38.76°	4 400 ~ 5 500	Landsat	87.38	0.98	1.13
1	97.31° ~ 97.74°	38.51° ~ 38.76°	4 400 ~ 5 500	GF-1	86.40	0.98	1.13
2	96.04° ~ 96.46°	38.40° ~ 38.69°	4 600 ~ 5 550	Landsat	33.10	-0.66	-1.95
2	96.04° ~ 96.46°	38.40° ~ 38.69°	4 600 ~ 5 550	GF-1	33.76	-0.66	-1.95
3	95.50° ~ 95.75°	38.92° ~ 39.05°	4 550 ~ 5 200	Landsat	5.02	-0.05	-1.00
3	95.50° ~ 95.75°	38.92° ~ 39.05°	4 550 ~ 5 200	GF-2	5.07	-0.05	-1.00
4	95.67° ~ 96.01°	38.34° ~ 38.48°	4 650 ~ 5 450	Landsat	28.30	0.68	2.46
4	95.67° ~ 96.01°	38.34° ~ 38.48°	4 650 ~ 5 450	GF-2	27.62	0.68	2.46
5	96.33° ~ 96.76°	38.03° ~ 38.30°	4 600 ~ 5 700	Landsat	120.71	-0.97	0.80
5	96.33° ~ 96.76°	38.03° ~ 38.30°	4 600 ~ 5 700	ZY3-01	121.68	-0.97	0.80
6	96.29° ~ 96.73°	39.23° ~ 39.58°	4 300 ~ 5 450	Landsat	121.99	-2.72	-2.18
6	96.29° ~ 96.73°	39.23° ~ 39.58°	4 300 ~ 5 450	ZY3-02	124.71	-2.72	-2.18

1987 - 2018年祁连山冰川变化遥感监测及影响因子分析

Using remote sensing images to monitor the glacier changes in Qilian Mountains during 1987 - 2018 and analyzing the impact factors

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