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国土资源遥感  2019, Vol. 31 Issue (4): 128-136    DOI: 10.6046/gtzyyg.2019.04.17
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1972—2011年东昆仑山木孜塔格峰冰川面积变化与物质平衡遥感监测
蒋宗立1, 张俊丽1, 张震2(), 刘时银3,4, 魏俊锋1, 郭万钦4, 祝传广1, 黄丹妮2
1. 湖南科技大学资源环境与安全工程学院,湘潭 411201
2. 安徽理工大学测绘学院,淮南 232001
3. 云南大学国际河流与生态安全研究院,昆明 650500
4. 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,兰州 730000
Glacier change and mass balance (1972—2011) in Ulugh Muztagh,eastern Kunlun Mountains, monitored by remote sensing
Zongli JIANG1, Junli ZHANG1, Zhen ZHANG2(), Shiyin LIU3,4, Junfeng WEI1, Wanqin GUO4, Chuanguang ZHU1, Danni HUANG2
1. School of Resource Environment and Safety Engineering, Hunan University of Science and Technology, Xiangtan 411201,China
2. School of Geomatics, Anhui University of Science and Technology, Huainan 232001, China
3. Institute of International Rivers and Eco-Security, Yunnan University, Kunming 650500, China
4. State Key Laboratory of Cryospheric Science, Northwest Institute of Eco-Environment and Resources,Chinese Academy of Sciences, Lanzhou 730000, China
全文: PDF(4080 KB)   HTML  
输出: BibTeX | EndNote (RIS)      
摘要 

为了评估木孜塔格峰冰川在全球气候变暖背景下的变化,利用历史地形图数据、Landsat遥感影像、数字高程模型(digital elevation model , DEM)数据及TerraSAR-X/TanDEM-X数据,基于合成孔径雷达干涉测量(interferometry synthetic aperture Radar,InSAR)和大地测量法对木孜塔格峰地区1972—2011年间的冰川面积变化和物质平衡进行了详细研究。结果表明: 1972—2011年间木孜塔格峰地区冰川面积年均缩减率为0.02±0.06%,其中47条冰川表现为退缩,2条冰川表现为前进; 木孜塔格峰地区冰川物质呈现微弱的负平衡(-0.06±0.01 m w.e./a)趋势,其中1999年以前为-0.11±0.02 m w.e./a,主要受气温升高所影响,1999年后几乎接近于平衡状态(0.02±0.04 m w.e./a),降水的增加弥补了气温升高造成的物质亏损; 木孜塔格峰地区冰川前进不同于正常前进冰川,其前进原因可能是冰川内部消融引起的液态水润滑作用导致上游物质向下转移; 在当前气候背景下,该区域大部分冰川表现为退缩,2条冰川有前进现象,1条冰川有过跃动(崩塌)现象,总体上该区域冰川呈现微弱的物质负平衡。

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蒋宗立
张俊丽
张震
刘时银
魏俊锋
郭万钦
祝传广
黄丹妮
关键词 木孜塔格峰冰川变化物质平衡冰川跃动TanDEM-X    
Abstract

In order to further understand the glacier change in Ulugh Muztagh under the background of climate change, historical topographic map data, Landsat TM, SRTM DEM and TerraSAR-X/TanDEM-X data with bi-static mode were employed to obtain the detail change of the glacier area and mass balance between 1972 and 2011 around Muztagh peak. The results indicated that reduction rate of annual glacier area was 0.02±0.06% between 1972 and 2011. Among all glaciers, 47 glaciers showed retreat while 2 glaciers advanced for some distance. And the mass change showed a slight negative balance (-0.06±0.01 m w.e./a) for the whole region. From 1972 to 1999, the mass balance was -0.11±0.02 m w.e./a, caused probably by the temperature rising; From 1999 to 2011, the mass change was close to balance (0.02±0.04 m w.e./a), caused by the precipitation increasing. Glacier advance in Muztagh was different from that of normal advanced glacier. For this kind of Polar type glaciers, it was probably caused by the inner melting or liquid water occurrence due to more precipitation that made some glaciers moving forward or surging. In the background of the current climate, most glaciers showed retreat but two glaciers advanced and one glacier surged (avalanche); overall, the glaciers in the region showed slightly negative mass balance.

Key wordsUlugh Muztagh    glacier change    mass balance    glacier surge    TanDEM-X
收稿日期: 2018-10-26      出版日期: 2019-12-03
:  TP79  
基金资助:国家自然科学基金项目“科其喀尔冰川动力变化遥感监测及其对气候变化的响应”(41471067);“基于长时间序列遥感的东帕米尔高原冰川运动时空特征研究”(41701087);科技部科技基础性工作专项项目“中国西部主要冰川作用中心冰量变化调查”(2013FY111400);云南大学引进人才项目(YJRC3201702);国家自然科学基金国际合作与交流项目“气候变暖影响下中巴经济走廊洪扎河流域冰川变化及其水文影响研究”共同资助(41761144075)
通讯作者: 张震
作者简介: 蒋宗立(1975-),男,博士,副教授,主要从事合成孔径雷达技术应用于冰川变化研究。Email: jiangzongli@hnust.edu.cn。
引用本文:   
蒋宗立, 张俊丽, 张震, 刘时银, 魏俊锋, 郭万钦, 祝传广, 黄丹妮. 1972—2011年东昆仑山木孜塔格峰冰川面积变化与物质平衡遥感监测[J]. 国土资源遥感, 2019, 31(4): 128-136.
Zongli JIANG, Junli ZHANG, Zhen ZHANG, Shiyin LIU, Junfeng WEI, Wanqin GUO, Chuanguang ZHU, Danni HUANG. Glacier change and mass balance (1972—2011) in Ulugh Muztagh,eastern Kunlun Mountains, monitored by remote sensing. Remote Sensing for Land & Resources, 2019, 31(4): 128-136.
链接本文:  
https://www.gtzyyg.com/CN/10.6046/gtzyyg.2019.04.17      或      https://www.gtzyyg.com/CN/Y2019/V31/I4/128
Fig.1  研究区示意图
(P1—P4分别为气象格网中心点,5Z141E32为冰川编码)
日期 主影像 从影像 垂直基线/m 轨道
2012年1月15日 TerrSAR-X TanDEM-X 164.618 0 升轨
2012年2月6日 TanDEM-X TerrSAR-X 174.073 4 升轨
2012年2月17日 TerrSAR-X TanDEM-X 168.637 8 升轨
Tab.1  TerrSAR-X/TanDEM-X数据
Fig.2  TerrSAR-X/TanDEM-X差分干涉获取DEM流程
类型 Em/m σ/m N/个 E/m
SRTM-地形图 0.79 10.52 12 180 0.79
TanDEM-SRTM -0.59 2.17 12 045 0.59
TanDEM-地形图 -0.19 10.63 12 036 0.22
Tab.2  校正后DEM数据误差特征分布
Fig.3  1972—1999年、1999—2011年、1972—2011年木孜塔格峰地区冰川高程变化
冰川名称 1972年面
积/km2
1999年面
积/km2
2011年面
积/km2
1972—1999年面积
变化率/(%·a-1)
1999—2011年面积
变化率/(%·a-1)
1972—2011年面积
变化率/(%·a-1)
木孜塔格冰川 48.7±0.5 48.9±0.6 48.9±0.6 0.01±0.06 0.00±0.14 0.01±0.06
淙流冰川 26.5±0.4 26.6±0.5 26.6±0.5 0.01±0.09 0.00±0.22 0.01±0.09
琳水冰川 29.4±0.4 29.4±0.4 29.4±0.4 0.00±0.07 0.00±0.16 0.00±0.07
玲珑冰川 37.2±0.5 37.2±0.6 37.2±0.6 0.00±0.08 0.00±0.18 0.00±0.08
鱼鳞川冰川 98.2±1.3 96.3±1.5 96.4±1.4 -0.07±0.07 0.00±0.18 -0.05±0.07
冰鳞川冰川 63.6±0.6 63.3±0.7 62.1±0.7 -0.02±0.05 -0.15±0.13 -0.06±0.05
月牙冰川 18.2±0.3 18.0±0.4 17.9±0.4 -0.05±0.11 -0.04±0.26 -0.05±0.10
龙头冰川 52.8±0.7 51.9±0.7 51.8±0.7 -0.06±0.07 -0.02±0.17 -0.05±0.07
蛇头川冰川 17.5±0.4 16.7±0.5 16.5±0.5 -0.17±0.13 -0.10±0.33 -0.15±0.13
龙头沟冰川 21.7±0.3 21.7±0.3 21.7±0.3 -0.00±0.07 0.00±0.17 -0.00±0.07
伸舌头冰川 6.3±0.2 6.1±0.2 6.1±0.2 -0.09±0.20 -0.06±0.46 -0.09±0.19
5Z141E32冰川 0.8±0.1 0.7±0.1 0.7±0.1 -0.31±0.42 0.00±0.99 -0.21±0.41
区域内所有冰川 668.2±10.8 663.2±12.1 661.3±12.0 -0.03±0.09 -0.02±0.21 -0.03±0.06
Tab.3  木孜塔格峰地区冰川面积变化
冰川名称 1972—1999年 1999—2011年 1972—2011年
平均高程变化/m 平均物质平衡/
(m w.e.a-1)
平均高程变化/m 平均物质平衡/
(m w.e.a-1)
平均高程变化/m 平均物质平衡/
(m w.e.a-1)
木孜塔格冰川 -7.10±0.79 -0.22±0.02 0.65±0.59 0.05±0.04 -7.09±0.22 -0.15±0.01
淙流冰川 -9.71±0.79 -0.31±0.02 1.42±0.59 0.10±0.04 -10.40±0.22 -0.23±0.01
琳水冰川 -15.32±0.79 -0.48±0.02 2.23±0.59 0.16±0.04 -13.75±0.22 -0.30±0.01
玲珑冰川 -3.52±0.79 -0.11±0.02 1.95±0.59 0.14±0.04 -0.80±0.22 -0.02±0.01
鱼鳞川冰川 -11.30±0.79 -0.36±0.02 -1.29±0.59 -0.09±0.04 -11.34±0.22 -0.25±0.01
冰鳞川冰川 2.30±0.79 0.07±0.02 1.10±0.59 0.08±0.04 3.76±0.22 0.08±0.01
月牙冰川 -9.48±0.79 -0.30±0.02 -2.47±0.59 -0.18±0.04 -10.29±0.22 -0.22±0.01
龙头冰川 -4.02±0.79 -0.13±0.02 -0.25±0.59 -0.02±0.04 -2.55±0.22 -0.06±0.01
蛇头川冰川 -5.11±0.79 -0.16±0.02 -3.33±0.59 -0.24±0.04 -7.17±0.22 -0.16±0.01
龙头沟冰川 4.43±0.79 0.14±0.02 -0.03±0.59 -0.00±0.04 5.06±0.22 0.11±0.01
伸舌头冰川 -6.16±0.79 -0.19±0.02 -0.18±0.59 -0.01±0.04 -5.43±0.22 -0.11±0.01
5Z141E32冰川 -6.90±0.79 -0.22±0.02 -2.29±0.59 -0.16±0.04 -9.77±0.22 -0.21±0.01
区域内所有冰川 -3.64±0.79 -0.11±0.02 0.21±0.59 0.02±0.04 -2.63±0.22 -0.06±0.01
Tab.4  木孜塔格峰地区冰川物质平衡分布特征
Fig.4  跃动冰川表面高程变化
Fig.5  跃动冰川沿主流线高程变化
Fig.6  基于气象格网数据的1971—2011年间气温和降水量变化
研究区 时间段 数据 年均面积缩小
率/(%·a-1)
文献
西昆仑 1970—
2010年
中国第一次与第二次冰川编目 -0.1 [31]
阿汝错 1971—
2016年
中国第一次编目、Landsat -0.01 [8]
各拉丹冬 1964—
2010年
CORONA,Landsat -0.15 [29]
普若岗日 1992—
2014年
Landsat TM,HJ-1A/1B -0.17 [30]
岗扎日 1970—
2016年
Landsat,地形图 -0.08± 0.02 [32]
阿尔金山西段 1973—
2015年
Landsat -0.44 [28]
木孜塔格峰 1972—
2011年
Landsat,地形图 -0.03± 0.06 本研究
Tab.5  木孜塔格峰及毗邻地区冰川面积变化
研究区 时间段 数据 方法 平均物质平衡/(m w.e./a) 文献
西昆仑 2000—2014年 TerraSAR-X,TanDEM,SRTM InSAR +0.13±0.06 [31]
琼木孜塔格 2000—2014年 TerraSAR-X,TanDEM,SRTM InSAR +0.34±0.06 [12]
土则岗日 2000—2014年 TerraSAR-X,TanDEM,SRTM InSAR +0.36±0.07 [12]
阿汝错 1999—2016年 ASTER,SRTM,地形图 大地测量法 +0.33±0.61 [8]
藏色岗日和耸峙岭 2003—2009年 ICESat GLAS,SRTM 激光测高法 +0.37±0.25 [34]
普若岗日 2000—2012年 TerraSAR-X,TanDEM,SRTM InSAR -0.04±0.23 [10]
西各拉丹冬 1999—2015年 ASTER,SRTM 大地测量法 -0.33±0.38 [36]
岗扎日 1999—2012年 ASTER SRTM 大地测量法 +0.16±0.02 [32]
木孜塔格峰 1999—2011年 TerraSAR-X,TanDEM,SRTM InSAR +0.02±0.04 本研究
Tab.6  木孜塔格峰及毗邻地区1999年以来的物质平衡
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