1987—2016年雀儿山冰川变化及其对气候变化的响应

doi:10.7522/j.issn.1000-0240.2019.1099

冰川冻土 ›› 2021, Vol. 43 ›› Issue (1): 36-48.doi: 10.7522/j.issn.1000-0240.2019.1099

1987—2016年雀儿山冰川变化及其对气候变化的响应

欧健滨¹(), 许刘兵¹(), 蒲焘²

^1.华南师范大学地理科学学院，广东广州 510631
^2.中国科学院西北生态环境资源研究院冰冻圈科学国家重点实验室玉龙雪山冰川与环境观测研究站，甘肃兰州 730000

收稿日期:2019-05-13 修回日期:2019-09-09 出版日期:2021-02-28 发布日期:2021-04-06
通讯作者: 许刘兵 E-mail:522240265@qq.com;xuliubing234@163.com
作者简介:欧健滨，硕士研究生，主要从事遥感与地理信息系统环境变化应用研究. E-mail： 522240265@qq.com
基金资助:
国家自然科学基金项目(41771065);华南师范大学研究生创新计划项目(2018LKXM036)

Glacier change and its response to climate change in the Que’er Mountains， 1987—2016

Jianbin OU¹(), Liubing XU¹(), Tao PU²

^1.School of Geography，South China Normal University，Guangzhou 510631，China
^2.Yulong Snow Mountain Glacier and Environment Observation Research Station，State Key Laboratory of Cryospheric Science，Northwest Institute of Eco-Environment and Resources，Chinese Academy of Sciences，Lanzhou 730000，China

Received:2019-05-13 Revised:2019-09-09 Online:2021-02-28 Published:2021-04-06
Contact: Liubing XU E-mail:522240265@qq.com;xuliubing234@163.com

摘要/Abstract

摘要：

深入了解全球变暖背景下青藏高原东南部海洋型冰川的变化趋势及其对气候变化的响应，对认识不同类型冰川对气候变化的响应方式有重要意义。根据Landsat系列遥感影像和数字高程等数据提取了青藏高原东南部雀儿山地区1987—2016年期间多年的冰川边界，并对其变化过程和特征进行了分析。结果表明：1987—2016年雀儿山地区冰川面积持续减小，变化率为（-1.69±0.87）%·a^-1，为青藏高原众多山系中变化最大的之一。研究区冰川消融主要发生在规模<1 km2的小型冰川及海拔5 200 m以下的冰川消融区，其中西南方向的冰川退缩速率最大。气象数据分析结果显示，1987—2016年雀儿山地区夏季平均气温总体上升了1.58 ℃，平均升温速率为0.33 ℃?（10a）^-1。由于夏季平均气温与冰川变化过程有显著的相关性，而同期年降水量无明显变化，由此推测，夏季平均气温的上升是雀儿山地区冰川快速退缩的主因。此外，相对于单纯基于光谱特征提取冰川信息，结合地形阴影模拟数据进行遥感冰川分类在一定程度上可以提高分类精度。

关键词: 冰川退缩, 气候变化, 雀儿山, 冰川遥感

Abstract:

In the context of global warming， an in-depth understanding of the variation trend of marine type glaciers in the southeast of the Tibetan Plateau and their response to climate change is of great significance for understanding the response mode of different types of glaciers to climate change. Based on the remote sensing images of Landsat series and digital elevation data， this paper extracted the glacial periphery of the Que’er Mountains in the southeast of the Tibetan Plateau from 1987 to 2016， and analyzed its change process and characteristics. The results showed that from 1987 to 2016， the glacierized area in the Que’er Mountains continued to decrease， and the average annual rate of change was （-1.69±0.87）%·a^-1， which was one of the maximum in many mountain systems in the Tibetan Plateau. The glacier ablation in the study area mainly occurred on the small glaciers less than 1 km² and the glacier ablation zone below 5 200 m a.s.l.， among which the glacier retreat rate in the southwest direction was the largest. The meteorological data analysis shows that from 1987 to 2016， the average temperature in summer in the Que’er Mountains had increased by 1.58 ℃ on the whole， with the mean air temperature rise rate of 0.33 ℃?（10a）^-1. Since the average temperature in summer was significantly correlated with the glacier change process， but the annual precipitation in the same period did not change significantly， it was speculated that the rise of the average temperature in summer was the main reason for the rapid retreat of glaciers in the Que’er Mountains. In addition， this paper also found that compared with extracting glacier information based on spectral features only， the classification accuracy of remote sensing glacier classification based on terrain shadow simulation data can be improved to a certain extent.

Key words: glacier retreat, climate change, Que’er Mountains, remote sensing of glacier

中图分类号:

P343.6

欧健滨, 许刘兵, 蒲焘. 1987—2016年雀儿山冰川变化及其对气候变化的响应[J]. 冰川冻土, 2021, 43(1): 36-48.

Jianbin OU, Liubing XU, Tao PU. Glacier change and its response to climate change in the Que’er Mountains， 1987—2016[J]. Journal of Glaciology and Geocryology, 2021, 43(1): 36-48.

图/表 22

图1

表1

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表5

表6

参考文献 43

1	Bojinski S， Verstraete M， Peterson T C， et al. The concept of essential climate variables in support of climate research， applications， and policy［J］. Bulletin of the American Meteorological Society， 2014， 95（9）： 1431-1443.
2	Yao Tandong， Thompson L， Yang Wei， et al. Different glacier status with atmospheric circulations in Tibetan Plateau and surroundings［J］. Nature Climate Change， 2012， 2（9）： 663-667.
3	Zhang Wei， Wang Ninglian， Li Xiang， et al. Glacier changes and its response to climate change in the Gilgit River basin， western Karakorum Mountains over the past 20 years［J］. Mountain Research， 2019， 37（3）： 347-358.
	张威，王宁练，李想，等. 近20 a西喀喇昆仑地区吉尔吉特河流域冰川面积变化及其对气候变化的响应［J］. 山地学报， 2019， 37（3）： 347-358.
4	Yang Wei， Yao Tandong， Guo Xiaofeng， et al. Mass balance of a maritime glacier on the southeast Tibetan Plateau and its climatic sensitivity［J］. Journal of Geophysical Research： Atmospheres， 2013， 118（17）： 9579-9594.
5	Fujita K， Nuimura T. Spatially heterogeneous wastage of Himalayan glaciers［J］. Proceedings of the National Academy of Sciences， 2011， 108（34）： 14011-14014.
6	Wang Rongjun， Liu Shiyin， Shangguan Donghui， et al. Spatial heterogeneity in glacier mass-balance sensitivity across High Mountain Asia［J/OL］. Water， 2019， 11（4）［2019-09-04］. .
7	Wang Xin， Xie Zichu， Li Qiaoyuan， et al. Sensitivity analysis of glacier systems to climate warming in China［J］. Journal of Geographical Sciences， 2008， 18（2）： 190-200.
8	Shi Yafeng. Concise glacier inventory of China［M］. Shanghai： Shanghai Popular Science Press， 2005.
	施雅风. 简明中国冰川目录［M］. 上海：上海科学普及出版社， 2005.
9	Zhang Guoliang， Pan Baotian， Cao Bo， et al. Elevation changes measured during 1966-2010 on the monsoonal temperate glaciers’ ablation region， Gongga Mountains， China［J］. Quaternary International， 2015， 371： 49-57.
10	Pan B T， Zhang G L， Wang J， et al. Glacier changes from 1966-2009 in the Gongga Mountains， on the south-eastern margin of the Qinghai-Tibetan Plateau and their climatic forcing［J］. The Cryosphere， 2012， 6（5）： 1087-1101.
11	Brun F， Berthier E， Wagnon P， et al. A spatially resolved estimate of High Mountain Asia glacier mass balances， 2000-2016［J］. Nature Geoscience， 2017， 10（9）： 668-673.
12	Neckel N， Kropáček J， Bolch T， et al. Glacier mass changes on the Tibetan Plateau 2003-2009 derived from ICESat laser altimetry measurements［J/OL］. Environmental Research Letters， 2014， 9（1）［2019-09-04］. .
13	Gardner A S， Moholdt G， Cogley J G， et al. A reconciled estimate of glacier contributions to sea level rise： 2003 to 2009［J］. Science， 2013， 340（6134）： 852-857.
14	Nuimura T， Sakai A， Taniguchi K， et al. The GAMDAM glacier inventory： a quality-controlled inventory of Asian glaciers［J］. The Cryosphere， 2015， 9（3）： 849-864.
15	Guo Wanqin， Liu Shiyin， Xu Junli， et al. The second Chinese glacier inventory： data， methods and results［J］. Journal of Glaciology， 2017， 61（226）： 357-372.
16	Ye Qinghua， Cheng Weiming， Zhao Yongli， et al. A review on the research of glacier changes on the Tibetan Plateau by remote sensing technologies［J］. Journal of Geo-Information Science， 2016， 18（7）： 920-930.
	叶庆华，程维明，赵永利，等. 青藏高原冰川变化遥感监测研究综述［J］. 地球信息科学学报， 2016， 18（7）： 920-930.
17	Paul F， Frey H， Le Bris R. A new glacier inventory for the European Alps from Landsat TM scenes of 2003： challenges and results［J］. Annals of Glaciology， 2011， 52（59）： 144-152.
18	Paul F， Kääb A. Perspectives on the production of a glacier inventory from multispectral satellite data in Arctic Canada： Cumberland Peninsula， Baffin Island［J］. Annals of Glaciology， 2005， 42（1）： 59-66.
19	Han Hui， Yang Xiaohui， Zhao Jingdong. A study of glacier information extraction methods based on multi-sensors remote sensing images in the Chongce Glacier area， west Kunlun Mountains［J］. Journal of Glaciology and Geocryology， 2018， 40（5）： 951-959.
	韩惠，杨晓辉，赵井东. 西昆仑山崇测冰川区多源遥感影像的冰川信息提取方法研究［J］. 冰川冻土， 2018， 40（5）： 951-959.
20	Xie Zichu， Liu Chaohai. Introduction of glaciology［M］. Shanghai： Shanghai Popular Science Press， 2010： 425.
	谢自楚，刘潮海. 冰川学导论［M］. 上海：上海科学普及出版社， 2010： 425.
21	Shi Yafeng， Liu Shiyin. Prediction of Chinese glaciers’ response to global warming in the 21st century［J］. Chinese Science Bulletin， 2000， 45（4）： 434-438.
	施雅风，刘时银. 中国冰川对21世纪全球变暖响应的预估［J］. 科学通报， 2000， 45（4）： 434-438.
22	Liu Shiyin， Yao Xiaojun， Guo Wanqin， et al. The contemporary glaciers in China based on the second Chinese glacier inventory［J］. Acta Geographica Sinica， 2015， 70（1）： 3-16.
	刘时银，姚晓军，郭万钦，等. 基于第二次冰川编目的中国冰川现状［J］. 地理学报， 2015， 70（1）： 3-16.
23	Ke Linghong， Ding Xiaoli， Li Wenkai， et al. Remote sensing of glacier change in the central Qinghai-Tibet Plateau and the relationship with changing climate［J/OL］. Remote Sensing， 2017， 9（2）［2019-09-04］. .
24	Hu Fansheng， Yang Taibao， Ji Qin， et al. Response of glacier in the Bukatage Mountains to climate change from 1990 to 2015［J］. Arid Land Geography， 2018， 41（1）： 66-73.
	胡凡盛，杨太保，冀琴，等. 近25 a布喀达坂峰冰川变化与气候的响应［J］. 干旱区地理， 2018， 41（1）： 66-73.
25	Hu Fansheng， Yang Taibao， Wang Jing， et al. Variation of the Malan ice cap and its response to climate change based on object-oriented extraction method［J］. Arid Zone Research， 2017， 34（5）： 1018-1026.
	胡凡盛，杨太保，王晶，等. 基于面向对象分类的马兰冰帽变化与气候响应［J］. 干旱区研究， 2017， 34（5）： 1018-1026.
26	Paul F， Kääb A， Maisch M. Comparison of TM derived glacier areas with higher resolution data sets［C］// Kääb A， Paul F， Huggel C， et al. EARSeL Workshop on Remote Sensing of Land Ice and Snow. Bern， Swiss： European Association of Remote Sensing Laboratories， 2002.
27	Li Junli， Warner T A， Wang Yu， et al. Mapping glacial lakes partially obscured by mountain shadows for time series and regional mapping applications［J］. International Journal of Remote Sensing， 2018， 40（2）： 615-641.
28	Li Huifang， Xu Liming， Shen Huanfeng， et al. A general variational framework considering cast shadows for the topographic correction of remote sensing imagery［J］. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing， 2016， 117： 161-171.
29	Reda I， Andreas A. Solar position algorithm for solar radiation applications［J］. Solar Energy， 2004， 76（5）： 577-589.
30	Ye Qinghua， Zong Jibiao， Tian Lide， et al. Glacier changes on the Tibetan Plateau derived from Landsat imagery： mid-1970s-2000-13［J］. Journal of Glaciology， 2017， 63（238）： 273-287.
31	Li Zhenlin， Qin Xiang， Wang Jing， et al. Glaciers distribution characteristics and change detection from 2004 to 2015 in the Lenglongling in the east of Qilian Mountains［J］. Science of Surveying and Mapping， 2018， 43（6）： 45-51.
	李振林，秦翔，王晶，等. 2004-2015年祁连山脉东部冷龙岭冰川遥感监测［J］. 测绘科学， 2018， 43（6）： 45-51.
32	Ding Yongjian. Global glacial fluctuations in response to climatic change in the past 40 a［J］. Science in China： Series B， 1996， 39（1）： 66-73.
	丁永建. 近40 a来全球冰川波动对气候变化的反映［J］. 中国科学： B辑， 1995， 25（10）： 1093-1098.
33	Zhou Zuhao， Han Ning， Cai Jingya， et al. Variation characteristics of glaciers and their response to climate change in the Qilian Mountains： take the Suganhu basin as an example［J］. Journal of Glaciology and Geocryology， 2017， 39（6）： 1172-1179.
	周祖昊，韩宁，蔡静雅，等. 祁连山区冰川演变特征及对气候变化的响应：以苏干湖流域为例［J］. 冰川冻土， 2017， 39（6）： 1172-1179.
34	IPCC. AR5 climate change 2014： impact， adaptation， and vulnerability［M/OL］. Cambridge， UK： Cambridge University Press， 2014 ［2019-09-04］. .
35	Wang Jing， Yang Taibao， Ji Qin， et al. Change of the modern glaciers in the eastern Himalaya near China and Bhutan border area from 1990 to 2015［J］. Arid Land Geography， 2019， 42（3）： 542-550.
	王晶，杨太保，冀琴，等. 1990-2015年喜马拉雅山东段中国和不丹边境地区冰川变化研究［J］. 干旱区地理， 2019， 42（3）： 542-550.
36	Li Qiaoyuan， Xie Zichu， Dai Yanan， et al. The variation of glaciers in Nepal during 1980-2010［J］. Journal of Glaciology and Geocryology， 2017， 39（5）： 935-948.
	李巧媛，谢自楚，戴亚南，等. 尼泊尔冰川1980-2010年的变化特征［J］. 冰川冻土， 2017， 39（5）： 935-948.
37	Qin Yan， Yang Taibao， Ji Qin， et al. Changes in the modern glaciers of Harlik Mountains from 1973-2016［J］. Journal of Lanzhou University （Natural Sciences）， 2018， 54（5）： 569-576.
	秦艳，杨太保，冀琴，等. 1973-2016年哈尔里克山现代冰川变化分析［J］. 兰州大学学报（自然科学版）， 2018， 54（5）： 569-576.
38	Hu Fansheng， Yang Taibao， Ji Qin， et al. Relationship between the glacier and climate change in the Altun Mountain in recent four decades［J］. Arid Land Geography， 2017， 40（3）： 581-588.
	胡凡盛，杨太保，冀琴，等. 近40 a阿尔金山冰川与气候变化关系研究［J］. 干旱区地理， 2017， 40（3）： 581-588.
39	Liu Kai， Wang Ninglian， Bai Xiaohua. Variation of glaciers in the Nubra basin， Karakoram Mountains， revealed by remote sensing images during 1993-2015［J］. Journal of Glaciology and Geocryology， 2017， 39（4）： 710-719.
	刘凯，王宁练，白晓华. 1993-2015年喀喇昆仑山努布拉流域冰川变化遥感监测［J］. 冰川冻土， 2017， 39（4）： 710-719.
40	Zeng Lei， Yang Taibao， Tian Hongzhen. Response of glacier variations in the eastern Pamirs Plateau to climate change， during the last 40 years［J］. Journal of Arid Land Resources and Environment， 2013， 27（5）： 144-150.
	曾磊，杨太保，田洪阵. 近40年东帕米尔高原冰川变化及其对气候的响应［J］. 干旱区资源与环境， 2013， 27（5）： 144-150.
41	Li Xia， Yang Taibao， Ji Qin. Study on glacier variations in the Gangrigabu Range［J］. Research of Soil and Water Conservation， 2014， 21（4）： 233-237.
	李霞，杨太保，冀琴. 岗日嘎布地区冰川变化特征研究［J］. 水土保持研究， 2014， 21（4）： 233-237.
42	Yao Xiaojun， Liu Shiyin， Guo Wanqin， et al. Glacier change of Altay Mountain in China from 1960 to 2009： based on the second glacier inventory of China［J］. Journal of Natural Resources， 2012， 27（10）： 1734-1745.
	姚晓军，刘时银，郭万钦，等. 近50 a来中国阿尔泰山冰川变化：基于中国第二次冰川编目成果［J］. 自然资源学报， 2012， 27（10）： 1734-1745.
43	Wang Congqiang， Yang Taibao， Ji Qin， et al. Remote sensing monitoring of glacier changes in the middle region of Tanggula Mountain［J］. Arid Land Geography， 2016， 39（3）： 504-512.
	王聪强，杨太保，冀琴，等. 1990-2015年唐古拉山中段冰川变化遥感监测［J］. 干旱区地理， 2016， 39（3）： 504-512.

冰川规模/km²	冰川条数	冰川总面积/km²	面积占比/%
≥10	1	16.7	16.07
≥5~10	3	21.4	20.60
≥2~5	7	21.8	20.98
≥1~2	14	19.6	18.86
＜1	88	24.4	23.48

成像时间（年-月-日T时）	成像时刻太阳高度角	成像时刻太阳方位角	图像云量/%	传感器
1987-07-01T11：28	62°02′46″	100°20′02″	5	TM
1988-06-30T11：28	62°02′46″	100°20′02″	5	TM
1993-08-31T11：20	52°52′19″	121°35′18″	1	TM
1998-09-10T11：36	52°37′35″	133°43′54″	3	TM
1998-09-14T11：36	52°37′35″	133°43′54″	3	TM
2003-07-26T11：34	61°01′16″	107°47′09″	17	TM
2004-08-13T11：40	59°46′24″	118°16′19″	26	TM
2007-09-23T11：45	52°16′05″	142°47′29″	10	TM
2008-07-23T11：44	63°15′12″	109°30′35″	12	TM
2011-08-09T11：51	62°26'17"	119°05'25"	9	ETM+
2011-09-02T11：46	57°02′12″	130°37′44″	3	TM
2016-08-14T11：57	62°41'13"	124°35'02"	22	OLI
2016-10-01T11：57	50°29′06″	149°02′20″	13	OLI

年份	冰川面积/km²	时段	面积变化量/km²	面积变化率/%	年变化率/（%⋅a^-1）
1987	103.51±23.70	1987—1993年	-21.72±29.14	-20.97±28.15	-3.49±4.69
1993	81.81±16.95	1993—1998年	1.64±24.80	1.62±30.31	0.40±6.06
1998	83.42±18.10	1998—2003年	-3.10±23.64	-3.72±28.34	-0.74±5.67
2003	80.32±15.22	2003—2007年	0.58±22.41	0.72±27.90	0.18±6.98
2007	80.90±16.46	2007—2011年	-21.59±20.89	-26.68±25.83	-6.67±6.46
2011	59.31±12.87	2011—2016年	-6.50±16.70	-10.95±28.66	-2.19±5.73
2016	52.82±11.10	1987—2016年	-50.69±26.17	-48.97±25.29	-1.69±0.87

冰川区域	时段	面积变化速率/（%⋅a^-1）	文献来源
喜马拉雅山脉东段	1990—2015年	-0.43	［35］
喜马拉雅山脉中段（尼泊尔境内）	1990—2010年	-0.80	［36］
天山（哈尔里克山）	1973—2016年	-0.55	［37］
阿尔金山	1973—2015年	-0.40	［38］
祁连山（苏干湖流域）	1989—2013年	-0.87	［33］
喀喇昆仑山脉（努布拉流域）	1993—2015年	-0.20	［39］
帕米尔高原	1972—2011年	-0.01	［40］
岗日嘎布山	2005—2013年	-1.97	［41］
阿尔泰山	1960—2009年	-0.75	［42］
唐古拉山中段	1990—2015年	-0.89	［43］
雀儿山	1987—2016年	-1.69±0.87	本文

[1]	陈龙飞, 张万昌, 高会然. 三江源地区1980—2019年积雪时空动态特征及其对气候变化的响应[J]. 冰川冻土, 2022, 44(1): 133-146.
[2]	李艳, 金会军, 温智, 赵子龙, 金晓颖. 多年冻土区斜坡稳定性研究综述[J]. 冰川冻土, 2022, 44(1): 203-216.
[3]	刘金平, 任艳群, 张万昌, 陶辉, 易路. 雅鲁藏布江流域气候和下垫面变化对径流的影响研究[J]. 冰川冻土, 2022, 44(1): 275-287.
[4]	达伟, 王书峰, 沈永平, 陈安安, 毛炜峄, 张伟. 1957—2019年昆仑山北麓车尔臣河流域水文情势及其对气候变化的响应[J]. 冰川冻土, 2022, 44(1): 46-55.
[5]	高文德,王昱,李宗省,王文胜,杨盛梅. 高寒内流区极端降水的气候变化特征分析[J]. 冰川冻土, 2021, 43(6): 1693-1703.
[6]	唐志光,邓刚,胡国杰,王欣,蒋宗立,桑国庆. 亚洲高山区积雪物候时空动态及其对气候变化的响应[J]. 冰川冻土, 2021, 43(5): 1400-1411.
[7]	姚俊强,陈静,迪丽努尔·托列吾别克null,韩雪云,毛炜峄. 新疆气候水文变化趋势及面临问题思考[J]. 冰川冻土, 2021, 43(5): 1498-1511.
[8]	罗谨,王军邦,杨永胜,张光茹,祝景彬,贺慧丹,李英年. 1991—2015年三江源河曲高寒草甸干湿状况及牧草产量变化的气候归因研究[J]. 冰川冻土, 2021, 43(5): 1542-1550.
[9]	张齐民,闫世勇,吕明阳,张露,刘广. 高分三号山地冰川表面运动提取与分析[J]. 冰川冻土, 2021, 43(5): 1594-1605.
[10]	韩婷, 雷向杰, 李亚丽, 王毅勇. 秦岭区域性高山积雪事件变化特征分析[J]. 冰川冻土, 2021, 43(4): 1040-1048.
[11]	游庆龙,康世昌,李剑东,陈德亮,翟盘茂,吉振明. 青藏高原气候变化若干前沿科学问题[J]. 冰川冻土, 2021, 43(3): 885-901.
[12]	宁宝英. ESI高影响论文揭示的北极自然科学研究特点[J]. 冰川冻土, 2021, 43(1): 107-123.
[13]	张玉兰, 康世昌, 史贵涛, 杜文涛. 青藏高原冰川氮记录研究进展[J]. 冰川冻土, 2021, 43(1): 135-144.
[14]	汪关信, 张廷军, 李晓东, 何灼伦, 李宇星. 利用被动微波探测青海湖湖冰物候变化特征[J]. 冰川冻土, 2021, 43(1): 296-310.
[15]	张聪,姚晓军,刘时银,张大弘,许君利. 1970—2016年阿尔金山冰川长度变化[J]. 冰川冻土, 2021, 43(1): 49-60.

1987—2016年雀儿山冰川变化及其对气候变化的响应

Glacier change and its response to climate change in the Que’er Mountains， 1987—2016

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