冰川冻土, 2020, 42(2): 307-317 doi: 10.7522/j.issn.1000-0240.2020.0043

冰冻圈与全球变化

1971 - 2015年羌塘高原藏色岗日冰川变化

贾博文,1, 侯书贵,1, 王叶堂2

1.南京大学 地理与海洋科学学院,江苏 南京 210023

2.山东师范大学 地理与环境学院,山东 济南 250014

Variation of glaciers at Zangser Kangri on the Qiangtang Plateau during 1971 - 2015

JIA Bowen,1, HOU Shugui,1, WANG Yetang2

1.School of Geography and Ocean Science,Nanjing University,Nanjing 210023,China

2.College of Geography and Environment,Shandong Normal University,Jinan 250014,China

通讯作者: 侯书贵, 教授, 从事冰川学研究. E-mail: shugui@nju.edu.cn.

编委: 周成林

收稿日期: 2018-10-18   修回日期: 2019-09-19  

基金资助: 国家自然科学基金项目.  41830644.  41330526.  41711530148

Received: 2018-10-18   Revised: 2019-09-19  

作者简介 About authors

贾博文(1995-),男,新疆哈密人,2017年在南京大学获学士学位,现为南京大学在读博士研究生,从事冰川变化研究.E-mail:jiabowen@smail.nju.edu.cn , E-mail:jiabowen@smail.nju.edu.cn

摘要

通过对地形图和Landsat系列影像的目视解译获取冰川边界, 分析得到1971 - 2015年羌塘高原藏色岗日冰川变化。结果表明: 2015年研究区有冰川84条, 总面积(297.65±4.29) km²; 1971 - 2015年冰川持续退缩, 面积减少(19.32±24.31) km², 年均退缩率为(0.14±0.17)%, 退缩较慢; 五个时段年均退缩速率分别为(0.12±1.46)%、 (0.20±0.32)%、 (0.12±0.50)%、 (0.01±0.57)%和(0.16±0.31)%。消融期(5 - 9月)温度的上升是研究区冰川退缩的主要驱动力。小规模冰川(<0.5 km²)的退缩率14.00%大于大规模冰川(>2 km²)的5.58%; 北朝向冰川的退缩率8.06%大于南朝向冰川的4.16%; 冰川数量由78条增加到84条反映出大冰川在退缩的过程中分裂成小冰川; 2条冰川末端发生前进。

关键词: 冰川变化 ; 藏色岗日 ; 羌塘高原 ; 遥感 ; 气候变化

Abstract

The inaccessibility of many glaciers makes remote sensing data crucial at glacier change monitoring. Glacier outlines were digitized on-screen manually from topographic maps and Landsat images. Glacier change characteristics were analyzed at Zangser Kangri on the Qiangtang Plateau from 1971 to 2015. The results reveal there are 84 glaciers in 2015, covering an area of (297.65±4.29) km², while 56 of them are smaller than 1 km² and there are 44 and 16 glaciers facing north and south respectively. Glacier area decreased by (19.32±24.31) km² from 1971 to 2015, at the annual shrinkage rate of (0.14±0.17)%, which is relatively slow. The annual shrinkage rates are (0.12±1.46)% for 1971 - 1977, (0.20±0.32)% for 1977 - 1993, (0.12±0.50)% for 1993 - 2000, (0.01±0.57)% for 2000 - 2006 and (0.16±0.31)% for 2006 - 2015, respectively. Based on the meteorological data, ERA-Interim reanalysis and ice cores records, the increased ablation season (May to September) temperature is the main driving force accounting for the shrinkage. Small glaciers (<0.5 km²) retreated faster at the rate of 14.00% than big glaciers (>2 km²) at the rate of 5.58%. Northward glaciers shrank faster at the rate of 8.06% than southward glaciers at the rate of 4.16%. The increased number (from 78 to 84) of glaciers indicates big glaciers subdivided to small glaciers while retreating quickly. Two glaciers advanced during our study period.

Keywords: glacier change ; Zangser Kangri ; Qiangtang Plateau ; remote sensing ; climate change

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本文引用格式

贾博文, 侯书贵, 王叶堂. 1971 - 2015年羌塘高原藏色岗日冰川变化[J]. 冰川冻土, 2020, 42(2): 307-317 doi:10.7522/j.issn.1000-0240.2020.0043

JIA Bowen, HOU Shugui, WANG Yetang. Variation of glaciers at Zangser Kangri on the Qiangtang Plateau during 1971 - 2015[J]. Journal of Glaciology and Geocryology, 2020, 42(2): 307-317 doi:10.7522/j.issn.1000-0240.2020.0043

0 引言

冰冻圈是地球系统的五大圈层之一, 在全球气候变化领域扮演着重要角色1。冰川是气候的产物, 灵敏地指示着气候变化2-3。IPCC第5次评估报告指出: 1880 - 2012年间全球表面平均温度上升0.85 ℃4。在温度快速上升的气候背景下, 青藏高原及周边地区冰川消融, 消融速率存在空间差异: 青藏高原东南部冰川退缩最快5, 西北内陆的西昆仑、 喀喇昆仑及临近地区有冰川面积增加的报道5-6, 青藏高原中部的羌塘高原地区的冰川自20世纪70年代至2010年前后处在缓慢退缩的状态7-9。羌塘高原冰川总体退缩缓慢, 但也存在一定时空差异: 王利平等10研究表明1990年以来羌塘高原冰川退缩加快, 李德平等11指出羌塘高原中西部部分冰川自小冰期以来表现出前进; 另有许多局地、 流域尺度的研究表明羌塘高原北部的冰川(如普若岗日冰帽12、 马兰冰帽13)较羌塘高原南部的冰川(如申扎杰岗14)更为稳定。藏色岗日位于羌塘高原中北部, 这里冰川变化的时间特征、 局地影响和气候响应不清楚, 2010年以来藏色岗日冰川面积变化情况未见报道。基于以上原因, 本文利用航拍地形图、 Landsat系列卫星影像、 SRTM DEM数据和中国第二次冰川编目数据提取、 分割冰川, 分析1971 - 2015年藏色岗日地区冰川变化特征, 结合改则气象站年降水、 夏季气温数据, ERA-Interim再分析资料提供的年降雪、 夏季气温数据和藏色岗日冰芯稳定同位素记录共同探究气候变化对冰川变化的影响。

1 研究区概况

羌塘高原指唐古拉山、 念青唐古拉 - 冈底斯山、 喀喇昆仑山和昆仑山之间的高地, 是青藏高原的主体部分, 这里气候受西风和印度季风的影响5, 作为青藏高原上最为寒冷干旱的地区, 年降水量小于400 mm15, 10月至次年4月的气温低于0 ℃16。羌塘高原从东到西发育有普若岗日、 藏色岗日、 土则岗日等冰川群。藏色岗日位于羌塘高原中北部, 主峰海拔6 460 m, 雪线高度5 700 ~ 5 940 m17, 本研究将其西侧的布若岗日也划入研究范围。本文研究区地理位置位于34°10′ ~ 34°40′ N、 85°30′ ~ 86° E之间, 区内平均海拔5 400 m以上(图1)。根据中国第二次冰川编目18(下文简称冰川编目), 研究区发育有冰川82条, 总面积达308.41 km², 分属多格错仁(5Z51)、 羊湖(5Z52)和戈木错(5Z63)三个内流流域; 区内最大的冰川是位于藏色岗日南坡、 全球陆地冰川监测计划(GLIMS)编号G085874E34309N的平顶冰川, 面积69.04 km²。

图1

图1   研究区地理位置及冰川

Fig.1   Geographic location and glaciers of the study area


2 数据来源及方法

2.1 数据来源

本文选用的1∶10万地形图航摄于1971年12月, 调绘于1974年8月, 采用1954北京坐标系和1956黄海高程系。Landsat系列卫星影像来自美国地质调查局(USGS)网站(https://glovis.usgs.gov/)。为减小冰川解译的误差, 尽可能选取消融期、 云和积雪少的影像(对于云或积雪较多的影像选取临近时段的影像解译或作为参考影像), 共挑选7景影像(表1)。遥感影像经过辐射校正和地面控制点几何校正, 没有显著的水平位移19-20, 本文在此未对它们做进一步处理。SRTM DEM数据来自国际农业磋商研究组织(CGIAR)空间信息联盟网站(http://srtm.csi.cgiar.org/), 空间分辨率为90 m, 该数据由美国航空航天局(NASA)和美国国家图像测绘局(NIMA)于2000年2月共同测量得到。冰川编目数据来自寒区旱区科学数据中心(http://westdc.westgis.ac.cn/)。改则气象站(84°15′ E、 32°05′ N, 4 415 m)数据来自国家气象科学数据共享服务平台(http://data.cma.cn/), 时间范围是1973 - 2016年。ERA-Interim再分析数据来自欧洲中期天气预报中心(https://www.ecmwf.int/), 本研究选取的数据空间分辨率为0.75°×0.75°, 选取33.75° N、 85.5° E, 34.5° N、 85.5° E, 33.75° N、 86.25° E和34.5° N、 86.25° E共4个格点数据, 时间范围是1979 - 2015年。2009年4月, 课题组在藏色岗日(34°18′N, 85°51′E, 6 226 m)钻取两支长度分别为127.7 m(core 1)和126.7 m(core 2)的透底冰芯。其中core 1以4 ~ 6 cm的间隔取样分析稳定同位素21, 本文选取的数据时间范围是1960 - 2008年。

表1   Landsat影像信息

Table 1  Information of Landsat images

影像编号获取时间云量/%分辨率/m积雪情况说明
LM21520361977062AAA051977年3月3日160解译影像
LT51420361993242ISP001993年8月30日030很少解译影像
LT51420361998144ULM001998年5月24日030参考影像
LE71420362000206SGS002000年7月24日5230很少解译影像
LE71420362000302SGS002000年10月28日630较多参考影像
LT51420362006262IKR002006年9月19日030解译影像
LC81420362015255LGN002015年9月12日015很少解译影像

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2.2 冰川信息提取方法

航拍地形图以2006年Landsat TM影像为底图配准后(配准误差7.3 m), 数字化冰川边界。Landsat MSS影像选择321波段组合, TM和ETM+影像选择543波段组合, OLI影像经全色波段融合后选择654波段组合进行假彩色合成(这样的波段组合可以有效地将冰雪和云区分开)。冰川边界的提取采用目视解译的方法, 该方法具有较高的解译精度22。解译的冰川边界参考地形图和冰川编目提供的冰川边界进行修正以减小山体阴影和季节性积雪带来的解译误差。对SRTM DEM提取山脊线并参考冰川编目对解译结果进行分割, 得到各条冰川的矢量数据。

2.3 误差评估

Landsat遥感影像的山体阴影、 积雪和分辨率等可能造成解译误差23。本文仅评估影像分辨率带来的误差, 计算冰川边界经过的像元数量得到解译误差24-25

ε=NλL2/2

式中: ε为分辨率引起的解译误差; N为冰川边界经过的遥感影像像元个数; λL为像元分辨率(对于Landsat MSS数据取60 m, 对于TM和ETM+数据取30 m、 OLI数据取15 m)。计算得到1977年、 1993年、 2000年、 2006年和2015年冰川面积解译误差占各时段冰川面积的±4.50%、 ±2.50%、 ±2.43%、 ±2.40%和±1.44%, 这一结果与前人研究的误差相当826

航拍地形图的数字化精度以及配准误差可能造成解译误差。地形图冰川解译误差的计算方法927

εT=Nλtλt/22+λm2

式中: εT为地形图冰川解译误差; N为冰川边界经过的地形图像元个数; λt为冰川边界数字化精度, 对于1∶10万地形图, 该数值取27 m9λm为配准误差, 前文提及该数值为7.3 m。计算得到1971年冰川解译的误差占1971年冰川面积的±7.55%。

在评估冰川变化的误差时, 不同时段的解译误差会造成冰川变化的误差, 它的评估方法是:

εchange=ε12+ε22

式中: εchange代表冰川变化误差; ε1ε2则代表不同时段冰川解译的误差。

3 结果与分析

3.1 研究区冰川现状

图2所示, 2015年研究区有冰川84条, 冰川面积(297.65±4.29) km²。从冰川规模看, 小于1 km²的冰川有56条, 面积18.74 km², 占研究区冰川面积的6.30%; 大于5 km²的冰川有12条, 面积241.31 km², 占研究区冰川面积的81.07%。从冰川朝向看, 东北、 东和南三个朝向的31条冰川面积达到223.70 km², 占研究区冰川总面积的75.15%, 冰川规模较大; 其他朝向的53条冰川面积共计73.95 km², 占研究区冰川面积的24.85%, 冰川规模较小。

图2

图2   藏色岗日不同朝向冰川分布和面积

Fig.2   Distribution and area of glaciers in different aspects at Zangser Kangri


3.2 冰川面积变化

1971 - 2015年研究区冰川面积由(316.97±23.93) km²减少至(297.65±4.29) km², 冰川退缩(19.32±24.31) km², 年均退缩速率(0.14±0.17)%。各时段冰川退缩速率不一致, 特别是2000 - 2006年研究区冰川退缩量非常小(表2)。冰川条数由1971年的78条增加到2015年的84条, 1977 - 1993年和2006 - 2015年两个冰川退缩速度较快的时段发生冰川数量的增加, 反映出冰川较快退缩过程中较大规模冰川的分裂。1971 - 1977年冰川增加1条、 消失2条, 增加的这条冰川仅在地形图中未标出, 在5期遥感影像中均可解译, 说明极有可能是地形图标注错误; 消失的2条冰川面积分别为0.02 km²和0.06 km², 这2条冰川在1971年、 1993年和2000年均可解译, 考虑到1977年Landsat MSS影像分辨率低, 影像获取时(3月)太阳高度角低、 山体阴影大, 认为是解译误差。2000 - 2006年1条0.04 km²的冰川消失, 在2015年也未被解译, 认为是冰川退缩造成的。

表2   藏色岗日冰川面积和冰川变化

Table 2  Glacier area and glacier number change at Zangser Kangri

年份冰川条数冰川面积/km²时段年均退缩速率/(%·a-1
197178316.97±23.931971 - 19770.12±1.46
197777314.60±14.161977 - 19930.20±0.32
199383304.70±7.621993 - 20000.12±0.50
200083302.16±7.342000 - 20060.01±0.57
200682302.00±7.242006 - 20150.16±0.31
201584297.65±4.291971 - 20150.14±0.17

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研究区冰川(0.14±0.17)%的年均退缩速率相较于祁连山(0.56±0.15)%28、 珠峰0.52%29、 申扎杰岗0.86%14等地小, 但大于西昆仑和喀喇昆仑地区0.07%5。此外, 研究区冰川2003 - 2009年冰川物质平衡为(+0.37±0.25) m w.e.·a-1 [30, 表明冰川物质平衡状况较好, 冰川退缩慢, 这与本研究2000 - 2006年冰川退缩缓慢具有一定一致性; 研究区冰川2006年以后的快速退缩与马兰冰帽13、 普若岗日冰帽12和祁连山老虎沟流域冰川变化31相似。

3.3 冰川规模和面积变化

1971 - 2015年规模大于2 km²的冰川面积减少16.51 km², 占研究区冰川面积减小的85.46%; 规模小于0.5 km²的冰川增加10条, 面积增加1.75 km²。2 ~ 5 km²冰川数量的增加是因为有1条5 ~ 10 km²冰川退缩至2 ~ 5 km²。较小规模冰川的条数和面积的增加能够反映冰川快速退缩时较大规模冰川的分裂2032, 而2000 - 2006年小规模冰川(<0.5 km²)减少2条、 面积减少0.49 km²(表3), 小规模冰川这种条数和面积同时减少的特征一定程度上体现出研究区冰川2000 - 2006年退缩缓慢。

表3   藏色岗日不同规模冰川数量和面积

Table 3  Glacier number and glacier area at Zangser Kangri for different sizes

冰川规模/km²1971年1977年1993年2000年2006年2015年
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
<0.150.3470.55130.73120.70110.69160.98
0.1 ~ 0.5265.66245.28256.09266.26255.78256.77
0.5 ~ 11813.761511.211611.521611.521812.871510.99
1 ~ 2812.041013.79811.55913.20710.77710.24
2 ~ 5824.68824.3927.58825.88927.92927.36
5 ~ 10643.87643.09536.96537.26536.56536.77
>107216.637216.387210.267207.337207.407204.54

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以1971年冰川条数和规模为基准(冰川分裂成多条仍计为一条冰川、 单条冰川即使规模改变仍按1971年的规模计), 统计分析1971 - 2015年冰川变化的规模特征。结果表明, 规模小于0.5 km²的冰川退缩0.84 km², 较1971年退缩14.00%; 规模大于2 km²的冰川退缩15.93 km², 较1971年退缩5.58%。可见研究区小规模冰川的退缩更快, 面积退缩主要由较大规模冰川贡献。

3.4 冰川朝向和面积变化

表4为藏色岗日不同朝向冰川数量和面积统计情况, 分析得到, 1971 - 2015年东北、 东和南朝向的冰川退缩15.54 km², 占研究区冰川退缩的80.43%。受太阳辐射和地形遮蔽等影响, 南朝向冰川的退缩率应大于北朝向冰川33, 但本研究北朝向(包括北、 东北和西北朝向)冰川的退缩率(8.06%)高于南朝向(包括南、 东南和西南朝向)冰川的退缩率(4.16%), 这是因为前者冰川平均规模(3.18 km²)较后者平均规模(5.84 km²)小, 同时前者冰川平均坡度(12.57°)较后者平均坡度(9.01°)大; 研究区北朝向冰川较南朝向冰川退缩更快表明较小规模冰川对气候变化更为敏感, 同时动力过程强(坡度大)的冰川退缩更快。西朝向冰川退缩最为缓慢, 有研究指出西朝向冰川的缓慢退缩可能是西风带水汽输送增加造成的20, 本文研究区受西风和印度夏季季风影响, 加之西朝向冰川平均规模小(2.06 km²), 解译误差对其存在较大影响, 因此西朝向冰川缓慢退缩的原因有待进一步讨论。

表4   藏色岗日不同朝向冰川数量和面积

Table 4  Glacier number and glacier area at Zangser Kangri for different aspects

冰川朝向1971年1977年1993年2000年2006年2015年
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
1113.841213.081213.071212.751213.441212.93
东北1396.251393.981389.641389.121389.551387.91
967.40968.181266.061265.221264.491363.57
东南59.49410.0569.4869.7159.3559.06
575.58576.39574.25573.04572.94572.21
西南68.3168.3468.0568.0367.9968.22
西1122.651121.971122.141122.391121.961121.79
西北1823.451722.61822.001821.901822.261921.94

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3.5 冰川前进

1971 - 1977年朝向东、 编号为G085885E34389N的冰川末端明显前进, 面积由36.17 km²增加至36.49 km²; 长度从12 445 m增长至12 636 m(冰川长度采用手动提取方法34); 该冰川面积大, 长度较长, 在1971 - 1977年前进以后持续退缩(2015年长度12 062 m), 这与西昆仑的一些跃动冰川特征相似35, 但是否发生跃动需要进一步研究来确认。1993 - 2015年朝向东北、 编号为G085870E34462N的冰川末端持续缓慢前进, 面积由1993年的13.46 km²减小至2015年的13.42 km²; 长度从8 421 m增长至8 475 m; 该冰川前进的模式与上一条冰川不同, 其原因需要更多研究进行讨论(图3)。

图3

图3   不同时期冰川前进情况

Fig.3   Advances of glaciers in different periods


3.6 解译结果不确定性

1977年影像获取时间为3月3日, 积雪和较多的阴影使得解译结果存在一定误差; 2000年7月影像云量大, 解译时参考1998年5月影像和2000年10月影像(受积雪影响严重), 这种组合可能导致2000年冰川面积偏大。地形图航测于1971年12月, 解译结果可能受积雪影响; 除此, 曾有研究指出航测地形图数据存在冰川边界绘制不准确、 部分小冰川被遗漏的问题36, 本研究也指出类似情况的存在, 这可能造成1971年冰川面积的不准确。

4 讨论

4.1 冰川和气候

气温和降水的变化是驱动冰川变化的主要因素。夏季气温和年降雪量的变化更直接影响山地冰川的进退37, 两者共同决定冰川物质支出和收入, 从而决定冰川的物质平衡状况。气温上升使雪、 冰消融, 冰川趋向于负物质平衡; 气温上升超过0.5 ℃时冰川的变化主要取决于温度38; 气温上升1 ℃带来的冰川负平衡需要增加25%的降水才能抵消39。降雪为冰川带来新物质; 雪吸收的太阳辐射能量相较于冰更少; 雪的融化和升华消耗大量能量, 一定程度上抑制冰川的消融40; 较大降雪的发生会增加当年及随后几年冰川表面的反射率, 缓解冰川消融41; 因此降雪增加会使冰川趋向于正物质平衡。当冰川物质平衡为正时, 平衡线下降、 冰川通过运动运送更多物质至下游, 冰川末端物质收入多于支出, 冰川发生扩张; 反之冰川发生退缩。冰川需要一定时间响应气候的改变, 王宁练等42统计全球山地冰川百年变化和气候的关系, 认为冰川变化滞后于气候变化12 ~ 13年; Ding43研究过去40年北半球冰川对气候变化的滞后响应, 结果表明大冰川滞后时间为8年而小冰川滞后时间仅为2年; 高晓清等38通过统计分析指出: 百年来瑞士Alps冰川变化落后北半球气温变化8年; 基于这些研究, 冰川变化对气候变化的响应滞后时间为8 ~ 10年。在羌塘高原, 气温在5 - 9月高于0 ℃16, 这意味着冰川消融主要发生在这一时段, 因此选取气象站数据和ERA-Interim数据中消融期(5 - 9月)的气温进行分析。

气象站数据、 ERA-Interim数据(取4个格点均值)和冰芯数据的获取位置不同, 同时考虑到藏色岗日冰芯定年存在±1年的不确定性21, 对气候数据和冰芯氧同位素进行5年滑动平均。滑动平均后的气象站5 - 9月温度、 ERA-Interim 5 - 9月温度以及冰芯氧同位素显著相关(表5)。研究区气温上升, 降水、 降雪却没有表现出显著增加或减少的趋势(图4)。气象站5 - 9月温度升温幅度为0.47 ℃·(10a)-1, ERA-Interim 5 - 9月温度升温幅度为0.23 ℃·(10a)-1, 冰芯氧同位素记录表明21世纪以来升温幅度最大; 三套数据共同表明20世纪90年代后期到21世纪早期温度下降。气象站降水量在20世纪90年代以前呈下降趋势, 之后增加, 21世纪以来维持在200 mm·a-1左右; ERA-Interim降雪量在1990年以前维持在160 mm·a-1左右, 20世纪90年代呈增加趋势, 其后减少, 2009年以来又有所增加, 但没有达到160 mm·a-1

表5   气象站5 - 9月温度, ERA-Interim 5 - 9月温度和冰芯δ18O相关系数

Table 5  Correlation coefficients between temperature (May - September) from Gerze weather station and ERA-Interim and δ18O values in Zangser Kangri ice core

气象站5 - 9月 温度ERA-Interim 5 - 9月温度冰芯δ18O
气象站5 - 9月温度
ERA-Interim 5 - 9月温度0.85 (P<0.001)
冰芯δ18O0.62 (P<0.001)0.72 (P<0.001)

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图4

图4   气象数据和冰芯记录

Fig.4   Climate data and ice core records


可以看出, 研究区5 - 9月气温的上升是研究区冰川持续退缩的主要驱动力; 20世纪90年代后期至21世纪早期研究区气温下降, 同时段降水的增加, 特别是降雪量处在较高的水平增加冰面反射率、 同时积雪在消融时消耗大量能量, 使冰川在2000 - 2006年退缩缓慢; 由于21世纪以来青藏高原北部显著的增温以及藏色岗日地区降水量减少的趋势44, 未来研究区冰川可能会加速退缩。

4.2 冰面污化和差异消融

研究区地处青藏高原腹地, 所发育的冰川类型为极大陆型冰川, 这种冰川冰面比较清洁45。然而通过1993年和2015年两幅遥感影像地表反照率(USGS:https://earthexplorer.usgs.gov/)的对比发现冰川污化面积明显增加(图5), 这可能与中亚、 南亚因化石燃料和生物质燃烧产生的黑炭和有机碳以及青藏高原周边干旱区产生的粉尘随大气传输、 沉降有关46。这些物质降低冰面反照率, 使更多能量被吸收、 冰面增温、 融化加剧; 冰川融化又使多年沉积的杂质暴露富集, 进一步降低冰面反照率。这样一个潜在的正反馈机制会使研究区冰川持续退缩。

图5

图5   1993年和2015年冰川冰缘湖、 末端形态和反照率(圆圈和矩形分别指示冰缘湖和末端形态变化)

Fig.5   Proglacial lakes, terminal morphology and albedo of glaciers in 1993 and 2015 (circles and rectangles show the variations of proglacial lakes and terminal morphology respectively)


除此, 通过遥感影像看出反照率分布并不均匀, 在复杂局地条件影响下, 冰面消融速率出现差异。差异消融表现在冰川末端使得末端形态变得蜿蜒曲折(图5); 差异消融还会导致冰面高低起伏, 冰雪融水形成水流对冰面进行冲刷、 侵蚀, 造成冰川物质的负平衡。融水聚集于冰面低洼处或终碛之前, 形成冰上湖或冰缘湖。湖水温度通常高于冰川融点47; 在南阿尔卑斯塔斯曼冰川48和天山依内里切克冰川49的研究还表明冰缘湖泊会使冰川朝冰湖方向的运动明显加速, 反映出冰湖的存在使冰川消融加速。研究区冰川在退缩的过程中, 也出现了一些小型冰缘湖, 冰川在这些湖泊的影响下可能会加速退缩。

5 结论

通过对研究区1971 - 2015年共6个时期冰川边界的解译及对比, 结合气象和冰芯资料, 得到以下结论:

(1) 2015年研究区有冰川84条, 总面积(297.65±4.29) km²。小于1 km²的冰川数量56条、 冰川面积占比小(仅为6.30%); 北朝向冰川44条, 明显多于南朝向的16条; 东、 东北和南三个朝向的30条冰川占研究区冰川面积的75.15%, 表明这三个朝向冰川面积较大。

(2) 1971 - 2015年研究区冰川面积由(316.97±23.93) km²退缩至(297.65±4.29) km², 年均退缩速率为(0.14±0.17)%, 退缩缓慢, 较西昆仑和喀喇昆仑地区快但慢于青藏高原其他地区。

(3) 1971 - 1977年、 1977 - 1993年、 1993 - 2000年、 2000 - 2006年和2006 - 2015年五个时段年均退缩速率分别为(0.12±1.46)%、 (0.20±0.32)%、 (0.12±0.50)%、 (0.01±0.57)%和(0.16±0.31)%。消融期(5 - 9月)气温的升高是冰川持续退缩的主要驱动力, 20世纪90年代后期温度降低和较高的降雪可能是导致2000 - 2006年冰川退缩缓慢的原因。

(4) 小规模冰川(<0.5 km²)退缩率(14.00%)较大规模(>2 km²)冰川退缩率(5.58%)高; 北朝向冰川的退缩率(8.06%)高于南朝向冰川退缩率(4.16%)。冰川数量由78条增加到84条反映出大冰川在退缩的过程中分裂成为小冰川。

(5)1971 - 2015藏色岗日地区2条冰川发生前进。

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