第一作者简介: 张瑞江(1966-),男,教授级高级工程师,主要从事遥感地质研究。
青藏高原现代冰川总的演化特征是面积在不断缩小,厚度在不断减薄,冰储量在不断降低。冰川演化具有阶段性、地域性不同的特点。从20世纪60年代末期至80年代末期,青藏高原现代冰川的面积稍有增加,因为增加的冰川很少。从20世纪80年代末期开始,青藏高原现代冰川面积明显减少,减少的速度也在加快,尤其是毗邻塔里木盆地的冰川分布区及喜马拉雅山地区。青藏高原不同山系现代冰川的演化也不同——帕米尔高原现代冰川面积的减少最为明显,其次是喜马拉雅山和祁连山等地; 羌塘高原和昆仑山地区现代冰川的面积减少较小; 其他山系现代冰川面积的减少介于二者之间。
Qinghai-Tibet Plateau is a region with the largest area of glaciers in China and is hence called the water tower of Asia. The glaciers supply lots of water source for the rivers in China and Southeast Asia. The key characteristics of glacier evolution in Qinghai-Tibet Plateau are their incessant area shrinkage, continuous thinning of their thickness and ceaseless reduction of their ice reserves. The evolution of glaciers varies at different stages and in different places. From the end of 1960’s to the end of 1980’s, the area of glaciers increased slightly due to the slight increase of glaciers. Since the end of 1980’s, the area of glaciers has shrunk sharply, and their decreasing speed is faster than ever before, especially in the districts around Tarim Basin and Himalaya Mountains. The area reduction of existing glaciers in Pamirs Plateau is the largest in Qinghai-Tibetan Plateau. The area reduction of existing glaciers in Himalaya and Qilian Mountains are also rather considerable. The area reduction of existing glaciers in Qiangtang Plateau and Kunlun Mountains are relatively small.
青藏高原的高海拔为现代冰川的发育提供了良好的冷储条件, 是中国现代冰川的主要分布地。广泛发育的现代冰川和具有“ 地球第三极” 之称的独特自然地貌, 使青藏高原成为众多大江大河的发源地, 具有“ 亚洲水塔” 之称。越来越多的研究成果表明, 青藏高原对中国乃至全球的生态环境演变具有重要的控制作用。现代冰川作为青藏高原生态环境的主控因素, 对河湖、湿地和荒漠化的演变起着绝对的控制作用[1, 2]。
遥感图像可以真实地记录历史, 为现代冰川调查和演化特征分析提供了重要技术资料。本文利用青藏高原20世纪60年代末期和2000年左右现代冰川遥感调查的结果[3], 结合一些典型冰川不同时段的影像对比, 对青藏高原各自然山系的冰川演化规律进行了论述, 旨在为青藏高原冰川资源合理利用和生态环境保护提供一定的依据。
现代冰川雪线的退缩和前进与气候、冰川类型、冰川规模、冰川所处的坡向、冰川的活动性和冰川表碛的发育程度等有关, 其中气候(即温度和降水量)是最主要的制约因素[4, 5, 6, 7, 8]。
温度和降水量是诱发现代冰川雪线升降变化的主导因素。青藏高原各山系在1965~1972年间普遍有一次升温过程, 降水量下降; 1973~1977年普遍有一次降温过程, 降水量下降; 1978~1990年温度略有升降, 基本处于稳定状态, 降水量下降; 1990年后一直处于升温状态, 降水量下降; 2000年后, 升温幅度增加, 曲线斜率增大, 降水量略有增加(图1, 2)。
以20世纪60~70年代1:10万地形图上的冰川面积为基准数据, 1975年MSS和2000年ETM图像上冰川面积为对比数据, 进行青藏高原现代冰川的演化特征分析。除喜马拉雅山系外, 现代冰川在20世纪70年代中期之前都有一个小幅度的增长过程; 之后, 冰川开始退缩, 特别是从20世纪80年代末期开始, 退缩呈加速态势; 从2000年开始, 冰川进入了全方位(面积和体积)退缩期(表1)。
![]() | 表1 1965~2000年青藏高原现代冰川面积变化状况( km2) |
帕米尔高原是青藏高原现代冰川面积减少最多的山系之一。从地域分析, 帕米尔高原现代冰川消减最为严重的是沙里阔岭一带, 其次是外阿赖山一带和公格尔山, 再次是昆盖山, 慕士塔格山冰川消减最小。从时间分析, 帕米尔高原除与喀喇昆仑接壤的萨热吉勒尕西侧的冰川外, 现代冰川具有单一演化的特征, 即有记录以来, 现代冰川面积一直在不断地减少, 近期有加快减少的趋势。
昆仑山是青藏高原现代冰川面积分布最多的山系。由于昆仑山山系绵延数千公里, 为便于总结规律, 将昆仑山分为西、中、东3段。西段西起塔什库祖克山(约东经76° ), 东至琼木孜塔格山(约东经82° 30'); 中段西起琼木孜塔格山(约东经82° 30'), 东至格尔木河(约东经95° ); 东段西起格尔木河(约东经95° ), 东至阿尼玛卿山东端(约东经103° )。
昆仑山西段在20世纪70年代末以前, 冰川面积处于增长期, 但增长量不大, 西部的增长量大于东部。西部以面积增长的方式为主, 而东部则更多地以冰舌末端前进的方式增长。根据2000年左右的ETM和20世纪70年代末期的MSS图像对比, 绝大部分冰川的冰舌末端处于退缩状态, 但在昆仑峰一带仍有一些冰川的末端在继续前进。根据这些资料推测, 昆仑山西段冰川的消减主要是从20世纪90年代开始的, 西段内绝大部分冰川处于消减状态。从消减的面积分析, 西部大于东部, 东部地区处于相对稳定状态, 甚至有很多前进的冰川存在。
昆仑山中段冰川以若干山峰为中心分散分布, 冰川多以小冰帽或平顶冰川的形式出现, 并向四周伸出若干冰舌。在20世纪70年代末以前, 冰川面积增长量不大, 处于相对稳定期。20世纪70年代末至80年代末, 许多冰川末端处于相对稳定或前进的状态。昆仑山中段冰川的消减主要是从20世纪90年代开始的, 中段内绝大部分冰川处于消减状态。由于地处高原腹地, 中段内冰川的面积消减量不是很大, 更多地体现在冰川体积变化上。
在昆仑山中段布喀达坂峰一带的冰川, 在1976年11月(图3(a))~1986年8月(图3(b))期间, 冰川基本处于稳定状态, 虽然局部有退缩, 但退缩量不大。但2002年8月的遥感影像(图3(c))显示, 冰川消融的范围扩大, 基岩出露的范围和数量扩大, 冰川末端新形成了一系列的冰碛湖, 说明绝大部分冰川普遍处于退缩状态。
总的来说, 昆仑山东西两侧冰川面积消减最为明显, 而中间地段基本处于稳定状态。
昆仑山东段冰川主要集中分布于阿尼玛卿山地区, 这是黄河源区唯一的冰川分布区。
1966~1981年, 在所统计测量的40条冰川中, 冰舌末端正处于前进状态的冰川达16条; 冰舌末端处于稳定状态的冰川有22条; 而冰舌末端处于退缩状态的冰川仅有2条[6]。根据2001年的ETM数据和1977年的MSS数据对比, 阿尼玛卿山地区前进的冰川仅剩下1条, 其他冰川都处于退缩或稳定状态。这说明阿尼玛卿山地区自1981年后冰川处于急剧的消减状态, 按目前的退缩速度, 黄河源区唯一的冰川群在不久的将来有可能消融殆尽。
阿尔金山西端冰川的消减不是很明显, 而东侧的消减则十分明显。
从20世纪70年代至1986年, 阿尔金山冰川的面积和厚度有明显的增长; 1986~1999年, 冰川的面积和厚度出现了明显的消减现象, 厚度的消减比面积的减少更明显。
羌塘高原是青藏高原上现代冰川面积变化最小的地区, 在过去的几百年时间内, 冰川面积基本保持不变。这是由于羌塘高原地处高原夷平面, 地势平缓, 冰川活动性差; 加上经过长期的积累, 冰川厚度较大, 近期的升温效应还不至于影响到绝大部分冰川的面积。
虽然羌塘高原现代冰川的面积变化较小, 但近期冰川的消减主要体现在厚度的变化上, 冰川变薄是羌塘高原冰川演化的主流特征。
羌塘高原冰川的演化特征是20世纪60年代末至80年代末, 冰川处于基本稳定或略有增长的状态; 自20世纪90年代开始, 冰川的退缩速度加快, 冰川消减加剧, 主要表现在冰川末端冰舌的退缩和冰川厚度的减薄, 冰川退缩的主要形式是冰川厚度的减小。羌塘高原南部的冰川消减面积比中部和北部的大。
念青唐古拉山是青藏高原上现代冰川面积仅次于昆仑山的山系, 冰川集中度很高, 除念青唐古拉山地处东南海洋性季风通道处的原因外, 还由于该地区位于两大板块的拼合部位, 构造隆升强烈, 加之该地区保留完好的古高原夷平面, 为现代冰川的大规模发育提供了良好的条件。
念青唐古拉山横跨两个气候区, 不同气候区的冰川演化特征不尽相同。大陆性气候区的冰川在20世纪80年代以前, 基本保持稳定或略有增长; 80年代以后冰川普遍呈现了退缩的态势, 以冰川冰舌末端的退缩和面积性退缩方式为主。而海洋性气候区的冰川在20世纪80年代以前, 以增长方式为主; 80年代以后冰川也普遍呈现了退缩的态势, 但以冰川冰舌末端的退缩和冰川厚度的减薄方式为主。
念青唐古拉山充沛的降水, 为冰川的补给提供了丰富的水源, 抵消了气候变化对冰川面积性分布的影响; 气候的升温效应对冰川的影响更多地体现在对冰川冰舌末端和厚度的影响上。
因此, 念青唐古拉山冰川总的演化特征是西部和北部的退缩显著, 而中部和东部在整体上基本保持稳定, 但冰川冰舌的末端依然呈现了退缩的态势。
唐古拉山是长江的发源地, 正是由于唐古拉山地区冰川周而复始的积累— 融化过程, 使之成为滚滚长江源源不断的源泉。
唐古拉山地区的冰川在20世纪80年代以前, 基本保持稳定状态, 并略有增长的趋势; 但到了2001年, 唐古拉山地区的冰川普遍出现了退缩, 主要表现为冰川末端的退缩和冰川厚度的减小。
分布于唐古拉山南侧和东侧的冰川退缩比较明显; 而北侧的冰川除个别的有较大退缩外, 基本保持稳定状态。唐古拉山自西向东冰川的退缩在加剧, 其西段的冰川以冰舌末端的退缩方式为主; 而东段主要以冰斗冰川和悬冰川等小型冰川为主, 冰川的退缩以面积减少为主导方式。
因此, 唐古拉山地区的冰川演化特征是20世纪80年代以前基本保持稳定或略有增长; 自80年代后冰川以退缩为主, 自西向东冰川的退缩在加剧。
祁连山冰川融化的雪水是河西走廊的主要水源之一。千百年来, 祁连山上奔腾而下的雪水养育了数以千万计的走廊人们, 为人们提供了生产、生活用水, 孕育了灿烂的走廊文化。
祁连山现代冰川的演化特征是在20世纪80年代以前冰川保持不变或增长, 80年代以后冰川出现退缩。祁连山西部以冰舌的退缩为主, 中部基本保持稳定或略有退缩, 而东部则以面积性减少和冰川变薄的方式退缩(图4)。
祁连山地区冰川演化有别于青藏高原其他山系的特征是冰川冰舌的末端基本保持不变, 冰川变薄是其主导退缩方式。
横断山虽然降水丰富, 有利于冰川发育时的物质补给, 但是其纬度低, 山体挤压隆升强烈, 山顶古夷平面不是很发育。因此, 现代冰川不是很发育, 而且冰川的规模也不大。
在20世纪80年代以前, 横断山的冰川都处于增长期, 尤其是面积性增长最为明显; 自80年代后, 冰川也呈现了退缩状态, 冰川的退缩自西向东、由北而南有加剧的趋势。
喜马拉雅山西段(东经85° 以西), 在20世纪80年代以前冰川一直处于退缩状态, 但冰川冰舌末端的退缩不是很明显, 基本保持稳定; 到了2002年, 冰川普遍出现了退缩, 冰川面积减小, 厚度也有变薄的趋势。冰川冰舌末端的退缩最为明显, 基本呈大幅退缩的状态, 表现在冰川冰舌末端的冰川湖急剧前进。
喜马拉雅山中段(拉萨以西, 东经85° ~91° ), 在20世纪80年代以前冰川处于稳定状态, 局部地区冰川面积略有增长, 但部分冰川冰舌的末端却开始了退缩; 到了2002年, 冰川普遍出现了退缩, 冰川大面积减小。
喜马拉雅山东段(拉萨以东至南迦巴瓦峰一带), 除南迦巴瓦峰一带发育有规模比较大的冰川外, 其他地段都分布有小规模的冰川。在20世纪80年代以前冰川处于稳定状态, 局部地区冰川面积略有增长; 到了2001年, 冰川普遍出现了退缩, 冰川大面积减小。总之, 喜马拉雅山东段自西向东冰川退缩加剧, 冰川演变以面积减少的方式为主。
冈底斯山的冰川沿一些断块山分布, 这些断块山是板块运动期间东西向应力作用形成的, 呈近南北向展布。
冈底斯山的冰川在20世纪80年代以前基本保持稳定或略有增长; 而20世纪80年代后, 冰川普遍出现了退缩现象, 冰川的退缩自西向东有加剧的趋势。
喀喇昆仑山在20世纪80年代以前, 许多冰川末端为相对稳定或前进状态, 冰川面积出现了增长, 冰舌末端也出现了前进现象, 冰川以面积性的增长方式为主; 20世纪80年代以后, 冰川普遍出现了退缩现象, 冰川退缩的主要方式是面积的减少; 2000年后, 多条冰川呈现了前进现象。
(1)自20世纪80年代末期以来, 青藏高原冰川的退缩十分明显, 而且有加速的趋势, 除部分冰川前进外, 绝大部分冰川处于退缩状态。
(2)自20世纪60年代末期开始, 青藏高原绝大部分山系的现代冰川有一个增长过程, 以面积性增长方式为主, 冰舌末端基本保持稳定或微量前进; 80年代末开始, 青藏高原绝大部分冰川转为退缩状态, 冰川消减的速度在加快。
(3)青藏高原四周冰川消减量大, 内部冰川面积基本保持稳定。
(4)整个青藏高原上的冰川可能都存在变薄的趋势。
(5)厚度减薄将是青藏高原未来冰川演变的主要趋势, 随着对升温响应期的到来, 这种趋势会更加明显和强烈。
The authors have declared that no competing interests exist.
[1] |
|
[2] |
|
[3] |
|
[4] |
|
[5] |
|
[6] |
|
[7] |
|
[8] |
|