1986—2007年祁连山八一冰川变化分析

涂植凤++刘亮++魏业奇

摘 要：基于1986年7月和2007年6月的两期TM遥感影像数据和DEM数据，利用遥感（RS）和地理信息系统（GIS）技术，绘制出祁连山八一冰川的消融情况变化图，并对冰川消融的原因进行分析。结果表明：由于20世纪80年代以来人类活动导致的温室效应严重影响了冰川的发展，祁连山八一冰川在1986年至2007年间冰川面积减少约59 km2，草地面积减少约129 km2。预计从70年代开始的冰川发展期没有完全到来就停止了，取而代之的是冰川的大面积消融。

关键词：冰川 祁连山 RS 遥感

中图分类号：P343.6 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）12（c）-0006-04

冰川是我国西北干旱区重要的地表水资源，对高山地区现代冰川变化趋势的研究及其变化主因的探讨有助于宏观地预测该地区的冰川发展趋势，为冰川周围地区国民经济建设及相关政策的制定提供重要的现实依据。一般来说，冰川分布情况可通过遥感等方法相对容易地获得，而冰川表面积的大小则需要选用合适的方法提取。该文通过遥感影像计算机解译方法中的监督分类方法呈现八一冰川的分布情况，通过栅格转矢量的方法提取冰川表面积大小，从而对冰川的消融情况有更清楚直观的体现。

1 研究区概况

八一冰川（39°01.00′N，98°53.53′E，冰川编号为5Y425L2）又称小沙龙冰川，位于祁连山中段疏勒南山的南坡，是我国第二大内陆河黑河流域的源头。该冰川是一个发育于平缓山顶的冰帽型冰川，根据冰川编目资料，八一冰川是黑河干流河源区最大的冰川，长度为2.2 km，面积为2.81 km2，冰川末端海拔为4520 m，最高点海拔为4828 m。

八一冰川平均年降水量为150～200 mm，海拔400 m层年平均温度-6～-5 ℃，雪峰平均高度5100 m，具有孕育冰川的气候条件。

2 研究方法与技术路线

现行的遥感影像计算机解译方法有非监督分类和监督分类两种。非监督分类是以不同影像地物在特征空间中类别特征的差别为依据的一种无先验（已知）类别标准的图像分类，是以集群为理论基础，通过计算机对图像进行集聚统计分析的方法。根据待分类样本特征参数的统计特征，建立决策规则来进行分类。监督分类是根据判读者对研究区的了解情况或者实际野外考察，选择训练区和样本，对样本进行训练，运用确定的地物类别来识别其他未知类别的过程。常用算法有：平行管道法、最小距离法、最大似然法等。

最大似然比分类法又称为贝叶斯（Bayes）分类。贝叶斯分类是根据Bayes准则对遥感影像进行分类，是一种典型的、应用最广的监督分类方法——最大似然判别法。这种监督分类方法，首先假定训练样本数据在光谱空间的分布是服从高斯正态分布规律的。其次根据训练样本的均值和方差来评价其他像元和训练类别之间的相似性。Bayes判别分类是建立在Bayes准则基础上的，它是通过计算标本（像元）属于各组（类）的概率（或称归属概率），将该标本归属于概率最大的一组来进行分类的。Bayes判别分类是一种最好的分类方法，分类错误最小而精度最高。技术路线如图1所示。

3 图像解译

3.1 数据源

该文采用的遥感影像资料来源于1986年7月（LT51350331986206BJC00）和2007年6月（LT51350332007152IKR00）的LANDSAT-TM影像图。

3.2 最大似然法分类

根据《第二次全国土地调查土地分类标准》，参照谷歌影像，联系地物特征，通过目视解译，对土地利用类型进行划分，分为冰川及永久积雪、草地、裸地、水域四种地物类别，如表1，表2，图2，图3所示。

3.3 分类后处理

无论监督分类还是非监督分类，都是按照光谱特征进行聚类分析的，因此，都带有一定的盲目性。所以，对获得的分类结果需要进行一些处理工作才能得到最终相对理想的分类结果，这些处理操作统称为分类后处理。分类后处理功能包括：设置类别颜色、规则影像分类、聚类类别、过滤类别、分类图转为矢量等。

3.4 可视化结果

如图4～图6所示。

4 数据提取分析

由图7，图8，和表3可得出，八一冰川在1986年至2007年间冰川面积减少约59 km2，草地面积减少约129 km2。而与之相对应的是水域面积增加约10 km2，裸地面积增加约177 km2，冰川调节控制水量的作用已渐渐失去，相反会成为河流水量的不稳定因素，可能引发冰湖溃决、洪水、冰川泥石流、海平面上升等自然灾害。冰川变化对全球地表热量平衡、大气环流和海洋洋流也有重要影响。由于冰雪对太阳辐射有强烈的反射效应，冰川面积大规模变化会引起地表辐射和热量失衡，从而导致大气环流的改变。极地冰盖大量融化产生的冷水注入海洋将使原来洋流格局发生变化，以至于改变海洋和大气的相互作用状态，进而影响全球气候。

5 结语

观察图9可得，20年来八一冰川的消融较为严重的部分在其东南部和北部，冰川消融总面积达59.005478 km2，平均每年退缩约0.58%。尽管八一冰川面积变化与气候状况、冰川规模等因素都存在一定关系，但近20年升温是导致冰川加速消融的主要原因。

1960—2009年夏季的气象资料表明，中国冰川区总体呈暖湿化趋势。由中国气象局国家气象信息中心提供的气候变化资料中可得，各个地面站的平均气温倾向率为0.22 ℃·（10a）-1，相当于近50年夏季气温升高了1.1℃；平均降水量倾向率为1.1 mm·（10a）-1，相当于近50年增加了5.7 mm。气温在20世纪80年代之后处于持续增加的状态，1960年以来的气温年代际平均值分别为16℃（1960—1969年）、16℃（1970—1979年）、16.1℃（1980—1989年）、16.4℃（1990—1999年）与16.9℃（2000—2009年）。与之对应，降水量的年代际平均值分别为214.6 mm、203.6 mm、210.1 mm、217.4 mm与213.9 mm，呈现出较为微弱的波动。endprint

大气0℃层受到观测场环境影响较少，其变化能较好地反映该区域气候变化特征。资料表明，1960～2009年间0℃层高度总体呈现上升趋势，倾向率为8.3 m·（10a）-1。具体说来，20世纪60～70年代大致呈下降趋势，其中，60年代平均值4880 m，70年代则降低至4838.4 m。20世纪80年代以后0℃层高度开始持续回升，80年代为4852.1 m，90年代为4887.7 m，2000年以后则上升至4898.8 m。若以1960—1989年的30年作为基准，1990—2009年间0℃层高度比基准值升高了36.4 m。

总的来说，八一冰川的消融主要原因是全球气候变暖，冰川面积显著减少，裸地与水域面积显著增加，冰川周边的生态系统遭受破坏，随之而来的灾害会越来越明显。冰川作为冰冻圈系统的主要组成部分之一，是淡水资源的固体水库，专家预测未来50年我国冰川面积将减少27.20%。诸多研究表明冰川变化在本世纪对全球气候变化的指示性作用愈加明显，且对水资源也有明显的影响，因此冰川变化研究备受关注。适时正确评估冰川变化，揭示八一冰川变化从而窥视祁连山冰川的变化对西北地区河流径流量的影响十分重要，其变化特征对该地区的经济发展和人民生活有着极其重要的意义。

参考文献

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