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自然资源遥感  2022, Vol. 34 Issue (3): 164-172    DOI: 10.6046/zrzyyg.2021329
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ICESat-2数据监测青藏高原湖泊2018—2021年水位变化
马山木1,2(), 甘甫平3(), 吴怀春1,2, 闫柏琨3
1.中国地质大学(北京)生物地质与环境地质国家重点实验室,北京 100083
2.中国地质大学(北京)海洋学院,北京 100083
3.中国自然资源航空物探遥感中心,北京 100083
ICESat-2 data-based monitoring of 2018—2021 variations in the water levels of lakes in the Qinghai-Tibet Plateau
MA Shanmu1,2(), GAN Fuping3(), WU Huaichun1,2, YAN Bokun3
1. State Key Laboratory of Biogeology and Environmental Geology, China University of Geosciences (Beijing), Beijing 100083, China
2. School of Ocean Sciences, China University of Geosciences(Beijing), Beijing 100083, China
3. China Aero Geophysical Survey and Remote Sensing Center for Natural Resources, Beijing 100083, China
全文: PDF(5300 KB)   HTML  
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摘要 

湖泊水位变化是气候、生态环境变化、水资源评级研究的重要指标。以往测高卫星对中小型湖泊监测难度大,新发射的ICESat-2卫星可提升湖泊水位监测的全面性与精度。文章基于ICESat-2卫星陆地观测产品数据覆盖情况,对2018年10月—2021年4月期间青藏高原面积大于1 km2的473个湖泊进行高精度水位动态监测。从高原湖泊水位整体变化、流域和区域变化、典型湖泊水位月(或季)度的时间变化趋势3个方面,分析了湖泊水位的时空变化特征。研究表明: 近3 a来,青藏高原湖泊水位总体继续呈上升趋势,年均变化率为0.013 m/a; 大型湖泊水位上升明显,中型湖泊水位上升平缓,小型湖泊水位呈微弱下降。在空间分布上,青藏高原各流域湖泊水位呈上升趋势,水位呈下降趋势的湖泊多数分布在海拔相对较高的地区。监测期间,色林错水位上升达1 m,格仁错水位下降达1 m。该水位监测成果提供了青藏高原部分湖泊水位最新监测数据,有助于湖泊变化动态监测等研究。

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马山木
甘甫平
吴怀春
闫柏琨
关键词 湖泊水位时空变化ICESat-2卫星青藏高原    
Abstract

The variation in the water levels of lakes is an important indicator for the study of changes in climate and ecological environment and water resources rating. It was previously difficult for altimetry satellites to monitor small and medium-sized lakes, but the newly launched ICESat-2 satellite can improve the monitoring comprehensiveness and precision of lakes’ water levels. Based on the data coverage of ICESat-2 satellite land observation products, the high-precision dynamic monitoring of water levels was conducted for 473 lakes covering an area greater than 1 km2 in the Qinghai-Tibet Plateau from October 2018 to April 2021. The spatio-temporal variations of water levels of these lakes were analyzed from three aspects: the overall variations in the water levels of lakes in the Qinghai-Tibet Plateau, the basin-scaled and regional variations in the water levels of lakes, and the monthly or quarterly variation trends of water levels of typical lakes. The study results are as follows. In the past three years, the water levels of lakes in the Qinghai-Tibet Plateau continuously rose, with an average annual rate of variation of 0.013 m/a. The water levels of large, medium-sized, and small lakes rose significantly, rose gently, and dropped slightly, respectively. In terms of spatial distribution, the water levels of lakes in each basin generally showed an upward trend, and most of the lakes with declining water levels had relatively high elevations. During the monitoring period, the water level of Siling Co Lake rose by 1 m and that of Kering Tso Lake declined by 1 m. This study provides the latest monitoring data on the water levels of some lakes on the Qinghai-Tibet Plateau, which are conducive to the study of dynamic variation monitoring of lakes.

Key wordslake level    spatio-temporal variation    ICESat-2 satellite    Qinghai-Tibet Plateau
收稿日期: 2021-10-11      出版日期: 2022-09-21
ZTFLH:  TP79  
基金资助:自然资源部中国地质调查局项目课题“流域水循环要素与自然资源遥感定量调查监测”(DD20221642-3)
通讯作者: 甘甫平
作者简介: 马山木(1997-),男,硕士研究生,主要从事湖泊水文遥感应用研究。Email: mashanmu@163.com
引用本文:   
马山木, 甘甫平, 吴怀春, 闫柏琨. ICESat-2数据监测青藏高原湖泊2018—2021年水位变化[J]. 自然资源遥感, 2022, 34(3): 164-172.
MA Shanmu, GAN Fuping, WU Huaichun, YAN Bokun. ICESat-2 data-based monitoring of 2018—2021 variations in the water levels of lakes in the Qinghai-Tibet Plateau. Remote Sensing for Natural Resources, 2022, 34(3): 164-172.
链接本文:  
https://www.gtzyyg.com/CN/10.6046/zrzyyg.2021329      或      https://www.gtzyyg.com/CN/Y2022/V34/I3/164
Fig.1  技术路线
湖泊名称 月水位重
复数/个
相关系数 均方根
误差/m
扎日南木措 29 0.776 0.171
赤布张错 21 0.834 0.194
昂孜错 22 0.846 0.152
色林错 31 0.717 0.232
兹格塘错 9 0.122 0.263
阿雅格库 26 0.752 0.237
纳木错 28 0.613 0.264
格仁错 27 0.795 0.343
多格错仁强错 18 0.870 0.077
鄂陵湖 22 0.798 0.293
青海湖 21 0.736 0.247
可可西里湖 20 0.957 0.102
勒斜武担错 21 0.934 0.152
达则错 20 0.925 0.141
阿其克库勒湖 20 0.884 0.256
吐错 16 0.933 0.098
乌兰乌拉湖 23 0.596 0.124
哈拉湖 19 0.913 0.171
Tab.1  Hydroweb及G-REALM水位产品与所获取的ICESat-2水位序列的统计比较
湖泊名称 ICESat-2水位 Hydroweb水位
最大值 最小值 均值 最大值 最小值 均值
扎日南木错 0.17 0.02 0.06 0.08 0.03 0.04
赤布张错 0.13 0.03 0.06 0.06 0.01 0.03
昂孜错 0.07 0.02 0.05 0.36 0.01 0.05
色林错 0.19 0.04 0.10 0.08 0.02 0.04
兹格塘错 0.10 0.02 0.05 1.10 0.16 0.35
阿雅格库 0.13 0.02 0.04 0.16 0.02 0.07
纳木错 0.14 0.03 0.06 0.09 0.02 0.04
格仁错 0.08 0.01 0.04 0.65 0.03 0.12
多格错仁强错 0.09 0.01 0.04 0.07 0 0.03
鄂陵湖 0.12 0.01 0.07 0.24 0.03 0.08
青海湖 0.10 0.04 0.07 0.27 0.02 0.10
可可西里湖 0.10 0.01 0.05 0.16 0.03 0.07
勒斜武担错 0.08 0.02 0.04 1.00 0.02 0.12
达则错 0.06 0.01 0.04 0.25 0.01 0.04
阿其克库勒湖 0.24 0.03 0.13 0.14 0.03 0.08
吐错 0.10 0.01 0.05 0.29 0.04 0.21
乌兰乌拉湖 0.20 0.01 0.11 1.36 0.12 0.23
哈拉湖 0.05 0.01 0.03 0.18 0.09 0.13
Tab.2  Hydroweb水位产品与所获取的ICESat-2水位序列的标准差比较
Fig.2  青藏高原湖泊的水位变化趋势空间分布
湖泊面积范围/km2 湖泊数量/个 年均变化率/
(m·a-1)
上升湖泊数量/个 年均上升率/
(m·a-1)
下降湖泊数量/个 年均下降率/
(m·a-1)
>500 12 0.017 10 0.023 2 -0.017
[200,500] 25 0.008 16 0.021 9 -0.015
[100,200) 33 0.010 20 0.025 13 -0.014
[50,100) 52 0.005 31 0.017 21 -0.011
[10,50) 141 -0.002 64 0.017 77 -0.018
[1,10) 210 -0.001 80 0.026 130 -0.017
Tab.3  青藏高原473个湖泊的水位变化趋势统计(2018—2021年)
Fig.3  青藏高原湖泊水位变化趋势统计
Fig.4  内高原流域湖泊的水位变化趋势空间分布
Fig.5  各流域湖泊水位不同变化趋势占比
流域 湖泊数量/个 上升湖泊
数量/个
年均上升
率/(m·a-1)
上升湖泊总
面积/km2
下降湖泊
数量/个
年均下降
率/(m·a-1)
下降湖泊总
面积/km2
柴达木流域 18 10 0.024 673 8 -0.009 315
长江源流域 35 23 0.017 277 12 -0.005 325
黄河源流域 15 9 0.025 121 6 -0.012 1 204
青海湖流域 2 2 0.015 4 391 0
雅鲁藏布江流域 18 7 0.027 71 11 -0.015 93
印度河流域 18 9 0.015 826 9 -0.008 610
内高原北部流域 121 50 0.019 6 127 71 -0.019 2 240
内高原中部流域 126 49 0.016 3 816 77 -0.021 1 825
内高原南部流域 102 54 0.029 9 628 48 -0.012 2 789
河西走廊流域 3 3 0.031 612 0
恒河流域 7 3 0.054 29 4 -0.017 50
Tab.4  青藏高原各流域湖泊的水位变化趋势统计(2018—2021年)
Fig.6  典型湖泊2018—2021年水位变化
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