1984-2013年阿爾卑斯山中段瑞士地區(qū)冰川變化遙感監(jiān)測(cè)

王 凱, 楊太保, 邵婉婉, 何 毅

(蘭州大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院, 蘭州 730000)

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1984-2013年阿爾卑斯山中段瑞士地區(qū)冰川變化遙感監(jiān)測(cè)

王 凱, 楊太保, 邵婉婉, 何 毅

(蘭州大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院, 蘭州 730000)

利用1984年、1990年、2003年、2013年的TM，ETM+，OLI/TIRS遙感影像資料作為數(shù)據(jù)源，通過目視解譯，應(yīng)用GIS技術(shù)，分析了阿爾卑斯山中段瑞士地區(qū)近30年的冰川變化，同時(shí)對(duì)研究區(qū)內(nèi)及周邊的氣溫和降水的格點(diǎn)氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行趨勢(shì)分析，研究其與冰川變化的響應(yīng)關(guān)系。結(jié)果表明：(1) 1984—2013年，冰川面積減少了364.33 km2，退縮比例達(dá)到30.69%，年退縮速率為12.56 km2/a。1990—2003年的退縮速率最大，近10年冰川退縮速率有所減慢；(2) 冰川規(guī)模等級(jí)和面積減少百分比呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，即規(guī)模越小，退縮越快；(3) 冰川消融主要發(fā)生在海拔4 000 m以下，冰川面積退縮隨著海拔的升高而減少；(4) 冰川主要分布在坡度5°～40°的7個(gè)等級(jí)上，坡度越緩，面積減少量越大；1984—2013年，不同坡度的冰川面積都在減少；(5) 各個(gè)坡向的冰川都在退縮。1984—2013年，東南坡、東北坡和西坡冰川面積減少量較大，而西南、西北和東坡相對(duì)較??；(6) 研究區(qū)氣溫升高明顯，降水量變化幅度不大，氣溫上升是冰川退縮的主導(dǎo)因素。未來10年研究區(qū)冰川將會(huì)減慢退縮。

冰川變化; 氣候響應(yīng); 遙感監(jiān)測(cè); 阿爾卑斯山; 瑞士地區(qū)

冰川是氣候的產(chǎn)物，其產(chǎn)生、發(fā)育和變化主要受到氣候條件的制約，而山岳冰川較之大陸冰川對(duì)氣候變化具有更大的敏感性[1]。由于氣候變化，全球大多數(shù)冰川在過去100多年里處于退縮狀態(tài)，尤其是最近的幾十年呈加速態(tài)勢(shì)[2]。冰川退縮不僅會(huì)影響到水資源供應(yīng)，旅游業(yè)的發(fā)展，同時(shí)也能誘發(fā)滑坡、泥石流、洪水等災(zāi)害[3]，從而影響數(shù)以百萬計(jì)人口的生產(chǎn)和生活。運(yùn)用遙感技術(shù)監(jiān)測(cè)冰川的年際變化，可以發(fā)現(xiàn)冰川變化特征和本身的波動(dòng)規(guī)律，從而從根本上認(rèn)識(shí)冰川波動(dòng)與氣候變化的相互關(guān)系[4-9]。進(jìn)而研究和掌握冰川變化狀態(tài)對(duì)相關(guān)地區(qū)的長(zhǎng)期規(guī)劃、資源管理與災(zāi)害預(yù)防的影響。

阿爾卑斯山脈是歐洲最高大的山脈，提供歐洲飲水，灌溉與水力發(fā)電[10]。此山脈的面積雖然僅占?xì)W洲的11%，但提供歐洲90%以上的水源，尤其是干旱地區(qū)與夏季。瑞士阿爾卑斯山系，占瑞士2/3的國(guó)土面積，根據(jù)最新研究阿爾卑斯山系冰川總體上呈退縮態(tài)勢(shì)[11]，這將會(huì)對(duì)本區(qū)水資源供應(yīng)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，并由此引發(fā)冰川洪水、淡水資源短缺以及沿岸生態(tài)環(huán)境變化等一系列自然、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)問題。

目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者在瑞士阿爾卑斯山地區(qū)已開展了一系列的冰川變化特征的研究[12-15]，但因研究目的和側(cè)重點(diǎn)不同，大多是對(duì)冰川的物質(zhì)平衡變化以及對(duì)典型冰川的變化等進(jìn)行了分析研究，缺少基于高精度DEM和遙感影像的現(xiàn)代冰川變化研究。本研究基于高分辨率的DEM和遙感影像數(shù)據(jù)對(duì)瑞士阿爾卑斯山地區(qū)1984—2013年冰川變化特征以及氣象特征進(jìn)行分析研究，旨在揭示該地區(qū)近期的冰川變化特征及影響因素。

1 研究區(qū)概況

阿爾卑斯山系中段瑞士地區(qū)，地理位置為北緯45°52′—46°54′，東經(jīng)7°03′—8°38′，被以萊茵河水系為主的西南—東北走向的構(gòu)造峽谷分為南北兩系。瑞士地區(qū)的氣候具有多樣性：阿爾卑斯山區(qū)南部屬地中海氣候，夏季干旱、冬季溫暖濕潤(rùn)；阿爾卑斯山以北地區(qū)氣候具有明顯的過渡性，自西向東，由溫和濕潤(rùn)的溫帶海洋性氣候向冬寒夏熱的溫帶大陸性氣候過渡，局部高海拔地區(qū)屬于高原山地氣候。阿爾卑斯山脈橫貫瑞士中南部，占全國(guó)面積的60%，在較高的谷地存在冰川，總計(jì)瑞士境內(nèi)的冰川面積達(dá)1 063 km2，冰川分布在萊茵河、因河、提契諾河、羅納河等主要大河的源頭。

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

本文所需的數(shù)據(jù)主要包括：(1) 遙感數(shù)據(jù)。來源于美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局(http:∥glovis.usgs.gov/)Landsat系列的影像數(shù)據(jù)，為了減少積雪和云量的干擾，基本選取夏季獲取的少云或者無云的影像，本文選取了1984年、1990年、2003年、2013年的4期影像(表1)；(2) 氣象數(shù)據(jù)。本文選用特拉華大學(xué)(UDel)地理系氣候研究中心1970—2010年的氣溫和降水的月值格點(diǎn)(0.5×0.5)數(shù)據(jù)，考慮研究區(qū)范圍以及數(shù)據(jù)地域有效性等因素，對(duì)研究區(qū)所選的8個(gè)格點(diǎn)的氣象數(shù)據(jù)采用加權(quán)平均法進(jìn)行處理。

表1 影像數(shù)據(jù)列表

2.2 數(shù)據(jù)處理

利用影像提取冰川邊界，前人已經(jīng)試驗(yàn)了多種方法，本文運(yùn)用比值閾值法結(jié)合目視解譯的方法。Landsat TM和Landsat ETM+影像包含7個(gè)波段，可以利用比值閾值法，比值閾值法相對(duì)于人工解譯，是一種穩(wěn)定和省時(shí)的方法，能夠區(qū)分積雪和陰影中的冰，并且TM3/TM5在處理陰影和陰影處的殘骸覆蓋物比TM4/TM5更具有優(yōu)越性[16]。具體流程：(1) 計(jì)算機(jī)自動(dòng)分類。先使用ENVI軟件把同一景數(shù)據(jù)不同波段的數(shù)據(jù)合成一個(gè)文件，然后用合成的影像計(jì)算TM3/TM5。得出比值影像后，再利用決策樹進(jìn)行分類。通過多次試驗(yàn)，閾值設(shè)為2.0提取冰川的邊界最好，得到初步結(jié)果；(2) 在計(jì)算機(jī)自動(dòng)分類的基礎(chǔ)上，將冰川數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成shape格式，再在ArcGIS中將其轉(zhuǎn)換成Albers等積投影，結(jié)合目視解譯得到冰川邊界；(3) 結(jié)合Google Earth，繪出研究區(qū)的山脊線，利用拓?fù)洳眉艄ぞ邔?duì)冰川區(qū)多邊形進(jìn)行裁切，再利用量算工具進(jìn)行多邊形面積的計(jì)算。

2.3 精度評(píng)價(jià)

在冰川遙感工作中，誤差主要來源于影像分辨率的限制、校正誤差、冰川邊界提取的誤差。對(duì)于前兩類誤差，可以利用遙感影像不確定性評(píng)價(jià)公式對(duì)其誤差進(jìn)行評(píng)估。根據(jù)不同學(xué)者[17-19]的研究，對(duì)于多期數(shù)據(jù)而言，其線性不確定性可以表示為：

(1)

式中：UL——線性不確定性；λ——各景遙感影像像元大小(分辨率)；ε——各景遙感影像的幾何校正誤差。相應(yīng)的可以推導(dǎo)出多期數(shù)據(jù)間面積不確定性關(guān)系，可表示為：

(2)

式中：UA——面積不確定性。

3 冰川變化分析

3.1 冰川總體變化

1984—2013年，瑞士地區(qū)的冰川總面積在不斷減少，由1 187.24 km2減少到822.91 km2，冰川從1 072條增加到1 154條，冰川面積共減少了364.33 km2，退縮比例達(dá)到了30.69%，年退縮速率為12.56 km2/a(表2)。冰川在不同的時(shí)段表現(xiàn)出不同的退縮速率。其中，1990—2003年的退縮速率比1984—1990年、2003—2013年兩個(gè)時(shí)段都要快，說明1990—2003年冰川加速退縮，而2003—2013年冰川退縮最慢，表明近10年冰川退縮速率有所減慢。

表2 阿爾卑斯山中段瑞士地區(qū)1984-2013年冰川面積變化

3.2 冰川變化和冰川規(guī)模的關(guān)系

根據(jù)研究區(qū)的冰川面積分布特征將其分為8個(gè)等級(jí)，分析不同規(guī)模的冰川變化，發(fā)現(xiàn)小規(guī)模冰川數(shù)量較大(表3)。分析1984年的冰川，面積小于1 km2的冰川多達(dá)929條，占總數(shù)的86.66%，占冰川總面積的29.69%；面積大于10 km2的僅8條，占總數(shù)的0.75%，占總面積的18.31%。統(tǒng)計(jì)各等級(jí)的冰川面積變化發(fā)現(xiàn)，冰川面積退縮率隨冰川規(guī)模的增大而減小并逐漸趨于穩(wěn)定，同時(shí)也顯示出小規(guī)模冰川退縮快慢不一致，原因可能是有一部分小冰川受地形的影響，處在陰坡或者被其他物體遮擋，導(dǎo)致退縮較慢。總體來說，小規(guī)模冰川退縮速率最快，對(duì)氣候響應(yīng)更為敏感。

表3 不同規(guī)模冰川變化

3.3 冰川變化和高程的關(guān)系

根據(jù)研究區(qū)1∶50 000 DEM，2 000 m以上以500 m為間距將該區(qū)冰川分布的范圍按高程分為7個(gè)梯度，并對(duì)這些梯度上的面積進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果表明該地區(qū)冰川主要分布在海拔2 500～4 000 m。分析1984年冰川，分布在海拔2 500～4 000 m的冰川面積占冰川總面積的91.86%。統(tǒng)計(jì)1984—2013年前述7個(gè)海拔梯度上的冰川面積減少百分比(圖1)可知，冰川退縮主要在海拔4 000 m以下，且冰川面積退縮百分比隨著海拔的升高而減少。冰川的這種分布反映了降水和地勢(shì)對(duì)冰川發(fā)育的綜合作用，即隨著地勢(shì)的升高，液態(tài)降水逐步轉(zhuǎn)化成固態(tài)降水，積累變大，物質(zhì)平衡變大，因此冰川在山腰處至山脊處發(fā)育[20]。

3.4 冰川變化和坡度的關(guān)系

根據(jù)研究區(qū)DEM以5°為單位，將研究區(qū)的坡度分為10個(gè)等級(jí)。發(fā)現(xiàn)冰川主要分布在5°～40°的7個(gè)等級(jí)上，占到總面積的88.26%；>45°，<5°的冰川分布較少?？梢钥闯鲈谄骄彽貛Ш投盖偷匦伪ǚ植驾^少。

圖1 不同海拔冰川分布和面積減少比例

1984—2013年，不同坡度的冰川面積都在減少。坡度在5°～40°的7個(gè)等級(jí)的冰川面積共減少267.19 km2，占冰川面積減少總量的73.3%，可見，坡度越緩，面積減少量越大。面積減少百分比隨坡度的變化呈正態(tài)分布的趨勢(shì)(圖2)。相關(guān)研究表明[21-22]，冰川規(guī)模和坡度之間存在非線性關(guān)系，坡度越緩，則規(guī)模越小，對(duì)氣候的響應(yīng)越敏感，本研究存在這種趨勢(shì)。

3.5 冰川變化和坡向的關(guān)系

對(duì)DEM進(jìn)行重分類，將1984年冰川矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為柵格，與DEM疊加，以45°角為分類單位將研究區(qū)的冰川分為8類。統(tǒng)計(jì)分析1984年冰川面積分布規(guī)律和1984—2013年的冰川面積在各個(gè)朝向的變化，從圖3可知，北向的冰川在面積上占明顯優(yōu)勢(shì)。由于山脈北坡受太陽輻射較弱，有利于冰川積累、發(fā)育；從東坡和西坡來看，東向的冰川多于西向的，這可能是東面緊挨的黑海一定程度上為局部冰川提供了水汽來源所致；南坡冰川分布較少。從1984—2013年冰川面積退縮百分比來看，阿爾卑斯山瑞士地區(qū)現(xiàn)代冰川各坡向都在退縮。并且退縮的程度在各個(gè)坡向大致相同，其中東南坡冰川面積退縮最快，退縮率達(dá)到34.14%，東北坡和西坡次之；面積退縮較慢的是西南、西北和東坡。

圖2 不同坡度冰川分布和面積減少比例

圖3 各個(gè)坡向冰川分布和退縮比例

3.6 與北半球地區(qū)冰川變化的對(duì)比

為了進(jìn)一步研究阿爾卑斯山瑞士地區(qū)冰川變化特征，將研究區(qū)與北半球部分山地冰川變化進(jìn)行對(duì)比研究(表4)。因?yàn)檫@些研究的起止年份不一致，為了便于對(duì)比，統(tǒng)一將研究成果換算成年均退縮率進(jìn)行比較。

結(jié)果表明，在全球變暖的大環(huán)境下，阿爾卑斯山瑞士地區(qū)冰川變化趨勢(shì)與北半球其他地區(qū)冰川所表現(xiàn)出的冰川面積變小、冰儲(chǔ)量下降的大趨勢(shì)相吻合。但是，阿爾卑斯山瑞士地區(qū)退縮速率相對(duì)于其他地區(qū)較快，可能的原因是小規(guī)模冰川較多，小冰川對(duì)氣候變化更敏感，更易發(fā)生消融。

4 討論與結(jié)論

4.1 討 論

水(降水)熱(氣溫)及其組合是影響冰川發(fā)育的主要?dú)夂蛞蜃印＝邓疀Q定冰川積累，氣溫決定消融，它們的組合共同決定著冰川的性質(zhì)發(fā)育和演化[28]。本文對(duì)選用的格點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了加權(quán)平均法分析，由此得到研究區(qū)1970—2010年均溫和年降水的變化情況，并分析以10 a為階段的年代變化(圖4)。研究區(qū)1970—2010年溫度持續(xù)升高,增溫率為0.34℃/10 a；而年降水量呈微弱減少趨勢(shì)，減少率為5.2 mm/10 a。近30年瑞士地區(qū)冰川的面積明顯退縮，同期的氣溫明顯上升而降水在波動(dòng)中小幅下降，可以推斷氣溫上升對(duì)研究區(qū)整體冰川的退縮起了主要的作用。

表4 與北半球其他地區(qū)冰川變化比較

圖4 1970-2010年年均溫和降水量變化

冰川變化是氣候變化的反映。在氣象要素中，氣溫和降水與冰川進(jìn)退變化的關(guān)系最為密切，其支配冰川進(jìn)退變化的氣象要素關(guān)鍵是溫度。根據(jù)統(tǒng)計(jì)得到的氣溫和降水的年代趨勢(shì)線可以看出(圖4)，1970—1980年氣溫呈上升趨勢(shì)，降水也呈上升趨勢(shì)；1980—1990年氣溫呈上升趨勢(shì)，降水呈下降趨勢(shì)；1990—2000年氣溫呈下降趨勢(shì)，降水呈微弱下降趨勢(shì)；2000—2010年氣溫呈下降趨勢(shì)，降水呈下降趨勢(shì)。若將阿爾卑斯山中段瑞士地區(qū)近30年來冰川的面積變化(表2)與上述氣溫、降水趨勢(shì)變化相對(duì)照，可以看出它們之間并不是同步的，而存在一個(gè)滯后期。已有研究表明[29]，冰川對(duì)氣候變化的響應(yīng)不是立即實(shí)現(xiàn)的，而是需要一個(gè)滯后的過程。響應(yīng)的滯后時(shí)間長(zhǎng)短受多種因素的影響,但主要是受冰川類型和性質(zhì)的影響。對(duì)山岳冰川來說，一般海洋型冰川比大陸型冰川對(duì)氣候變化響應(yīng)要靈敏，同等規(guī)模冰川的滯后時(shí)間要短；中小型冰川比大型冰川對(duì)氣候變化響應(yīng)要靈敏，而且滯后時(shí)間也短[30]。根據(jù)潘保田[31]、丁永建[32]等的研究結(jié)果以及本文的分析，可以推測(cè)本研究區(qū)冰川變化與氣候的響應(yīng)可能存在10 a左右的滯后期。若我們將研究區(qū)冰川面積變化和氣候響應(yīng)往前推進(jìn)10 a，可以發(fā)現(xiàn)冰川面積變化與氣候之間存在著很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，即研究區(qū)1970—1980年氣溫、降水均呈上升趨勢(shì)，1980—1990年氣溫呈上升趨勢(shì)，降水呈下降趨勢(shì)，而研究區(qū)冰川1984—1990年較1990—2003年的退縮速率慢，可能是降水量彌補(bǔ)了一部分由氣溫引起的冰川消融。1990—2000年氣溫呈下降趨勢(shì)，降水基本不變，同時(shí)2003—2013年冰川退縮速率也減慢，表明此時(shí)段氣溫起到了主要作用。這樣推斷的話，2000—2010年氣溫、降水均呈下降趨勢(shì)，未來阿爾卑斯山中段瑞士地區(qū)冰川退縮速率會(huì)減慢。

4.2 結(jié) 論

(1) 1984—2013年，瑞士地區(qū)的冰川總面積由1 187.24 km2減少到822.91 km2，冰川面積總共減少了364.33 km2，退縮比例達(dá)到了30.69%，年退縮速率為12.56 km2/a。1990—2003年的退縮速率最大，未來10 a冰川退縮速率將會(huì)有所減慢。

(2) 冰川規(guī)模等級(jí)和面積減少百分比呈反相關(guān)關(guān)系，即規(guī)模越小，退縮越快，這表明小規(guī)模冰川對(duì)氣候響應(yīng)更敏感。

(3) 研究區(qū)的冰川消融主要發(fā)生在海拔4 000 m 以下，冰川面積退縮隨著海拔的升高而減少；1984—2013年，不同坡度的冰川面積都在減少。坡度越緩，面積減少量越大；各個(gè)坡向的冰川均在退縮，其退縮速率基本相一致。

(4) 1970—2010年，研究區(qū)氣溫升高明顯，降水量變化幅度不大，氣溫上升是研究區(qū)冰川退縮的主要因素。分時(shí)段分析，未來該區(qū)冰川將會(huì)減慢退縮。

[1] Qian K Z, Wan L, Wang X S, et al. Periodical characteristics of base flow in the source region of the Yangtze River[J]. Journal of Arid Land,2012,4(2):113-122.

[2] Dyurgerov M B, Meier M F. Twentieth century climate change: Evidence from small glaciers[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences,2000,97(4):1406-1411.

[3] Bradley R S, Vuille M, Diaz H F, et al. Threats to water supplies in the tropical Andes[J]. Science,2006,312(5781):1755-1756.

[4] 何毅,楊太保,杜鵑,等.基于GIS和RS的中亞阿拉套山脈近22 a來冰川變化[J].水土保持研究,2013,20(6):130-134.

[5] 葉慶華,陳鋒,姚檀棟,等.近30 a來喜馬拉雅山脈西段納木那尼峰地區(qū)冰川變化的遙感監(jiān)測(cè)研究[J].遙感學(xué)報(bào),2007,11(4):511-520.

[6] 聶勇,張鐿鋰,劉林山,等.近30年珠穆朗瑪峰國(guó)家自然保護(hù)區(qū)冰川變化的遙感監(jiān)測(cè)[J].地理學(xué)報(bào),2010,65(1):13-28.

[7] 李治國(guó),姚檀棟,葉慶華,等.1980—2007年喜馬拉雅東段洛扎地區(qū)冰川變化遙感監(jiān)測(cè)[J].地理研究,2011,30(5):939-952.

[8] 顏東海,李忠勤,高聞?dòng)?等.祁連山北大河流域冰川變化遙感監(jiān)測(cè)[J].干旱區(qū)研究,2012,29(2):245-250.

[9] 冀琴,楊太保,李霞.念青唐古拉山東段八蓋鄉(xiāng)地區(qū)近40 a冰川與氣候變化研究[J].水土保持研究,2014,21(2)：306-310.

[10] Mailer M. Sustainable mobility and living in Alpine Metropolitan Regions[J]. Transportation Research Procedia,2014,4:140-153.

[11] Paul F, Haeberli W. Spatial variability of glacier elevation changes in the Swiss Alps obtained from two digital elevation models[J]. Geophysical Research Letters,2008,35(21):189-203.

[12] Paul F, K??b A, Haeberli W. Recent glacier changes in the Alps observed by satellite:Consequences for future monitoring strategies[J]. Global and Planetary Change,2007,56(1):111-122.

[13] Haeberli W, Beniston M. Climate change and its impacts on glaciers and permafrost in the Alps[J]. Ambio,1998,27(4):258-265.

[14] Pellicciotti F, Carenzo M, Bordoy R, et al. Changes in glaciers in the Swiss Alps and impact on basin hydrology: Current state of the art and future research[J]. Science of the Total Environment,2014,493:1152-1170.

[15] 周尚哲.阿爾卑斯山地區(qū)第四紀(jì)冰川最新研究[J].冰川凍土,2012,34(5):1127-1133.

[16] 李震,孫文新,曾群柱.綜合RS和GIS方法提取青藏高原冰川變化信息:以布塔格峰為例[J].地理學(xué)報(bào),1999,54(3):73-78.

[17] Williams R S, Hall D K, Sigurosson O, et al. Comparison of satellite-derived with ground-based measurements of the fluctuations of the margins of Vatnaj?kull, Iceland,1973—92[J]. Annals of Glaciology,1997,24:72-80.

[18] Hall D K, Bayr K J, Sch?ner W, et al. Consideration of the errors inherent in mapping historical glacier positions in Austria from the ground and space(1893—2001)[J]. Remote Sensing of Environment,2003,86(4):566-577.

[19] Ye Q, Kang S, Chen F, et al. Monitoring glacier variations on Geladandong mountain, central Tibetan Plateau, from 1969 to 2002 using remote-sensing and GIS technologies[J]. Journal of Glaciology,2006,52(179):537-545.

[20] 王園香.青藏高原氣候環(huán)境對(duì)冰川發(fā)育影響的數(shù)值模擬研究[D].北京:中國(guó)氣象科學(xué)研究院,2009.

[21] Wang N L, Yao T D. Study of the steady state response if a glacier to climate change[J]. Cryosphere，1996,18(2):67-74.

[22] Wang N L, Yao T D, Pu J C. Climate sensitivity of the Xiao Dongkemadi glacier in the Tanggula Pass[J]. Cryosphere,1996,18(2):63-66.

[23] 何毅,楊太保,田洪陣,等.近23 a來北天山冰川面積變化對(duì)氣候的響應(yīng)[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境,2013,27(3):53-60.

[24] 王秀娜,楊太保,田洪振,等.近40 a來南阿爾泰山區(qū)現(xiàn)代冰川變化及其對(duì)氣候變化的響應(yīng)[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境,2013,27(2):77-82.

[25] 曾磊,楊太保,田洪陣.近40 a東帕米爾高原冰川變化及其對(duì)氣候的響應(yīng)[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境,2013,27(5):144-150.

[26] 祝合勇,楊太保,田洪陣.1973—2010年阿爾金山冰川變化[J].地理研究,2013,32(8):1430-1438.

[27] Tian H, Yang T, Liu Q. Climate change and glacier area shrinkage in the Qilian mountains, China, from 1956 to 2010[J]. Annals of Glaciology,2014,55(66):187-197.

[28] 施雅風(fēng).簡(jiǎn)明中國(guó)冰川目錄[M].上海:上?？茖W(xué)普及出版社,2005.

[29] 王寧練,張祥松.近百年來山地冰川波動(dòng)與氣候變化[J].冰川凍土,1992,14(3):242-250.

[30] 蘇珍,劉宗香,王文悌,等.青藏高原冰川對(duì)氣候變化的響應(yīng)及趨勢(shì)預(yù)測(cè)[J].地球科學(xué)進(jìn)展,1999,14(6):607-612.

[31] Pan B, Cao B, Wang J, et al. Glacier variations in response to climate change from 1972 to 2007 in the western Lenglongling mountains, northeastern Tibetan Plateau[J]. Journal of Glaciology, 2012, 58(211):879-888.

[32] 丁永建.近40 a來全球冰川波動(dòng)對(duì)氣候變化的反應(yīng)[J].中國(guó)科學(xué):B輯,1995,25(10):1093-1098.

Remote Sensing Monitoring on Glacier Change in the Middle of the Alps in Switzerland from 1984 to 2013

WANG Kai, YANG Taibao, SHAO Wanwan, HE Yi

(CollegeofEarthandEnvironmentalScience,LanzhouUniversity,Lanzhou730000,China)

Using TM, ETM+ and OLI/TIRS remote sensing images of 1984, 1990, 2003 and 2013, respectively, we analyzed the glacier change in nearly 30 years in the middle of the Alps in Switzerland through visual interpretation and GIS technology. We also carried out trend analysis of temperature and precipitation in the study area and surrounding area to examine the response relationship between glacier change and meteorological data. The results indicated that: (1) during the period from 1984 to 2013, glacier area decreased by 364.33 km2, shrinking ratio reached to 30.69% with the shrinking rate of 12.56 km2/a. From 1990 to 2003, shrinking rate was the biggest, however, in recent 10 years, shrinking rate was becoming low; (2) the glacier scale and glacier area reduction proportion presented the inverse correlation, which meant that the smaller the glacier scale was, the bigger the shrinking rate was; (3) glacial ablation mainly occurred at an altitude of less than 4 000 m, what′s more, the shrinking rate was reducing with the increase of altitude; (4) glaciers mainly distributed at slopes with steepness ranging from 5° to 40°, and the gentler the slope was, the bigger the glacier area reduction was. From 1984 to 2013, glacier area was decreasing on slopes with different steepness; (5) glacier areas were shrinking on all aspects. From 1984 to 2013, glacier area reduction was bigger on southeast, northeast and west aspects, while the glacier area reduction was relatively small on southwest, northwest and east aspects; (6) temperature rose significantly in the study area, while precipitation change was not obvious. Temperature increase is the dominant factor of glacial retreat. We predicted that the shrinking rate of glaciers in study area will decrease in the next decade.

glacier change; climate response; remote sensing monitoring; Alps; Swiss region.

2015-01-19

2015-02-20

國(guó)家自然科學(xué)資助項(xiàng)目“黃河上游晚更新世河流階地和冰川演化對(duì)千年尺度氣候變化的響應(yīng)”(41271024)

王凱(1989—),男,甘肅民勤人,在讀研究生,研究方向?yàn)楸ㄗ兓c全球變化。E-mail:wk09@lzu.edu.cn

楊太保(1962—),男,山西運(yùn)城人,博士,教授,博導(dǎo),主要從事自然地理環(huán)境變化研究。E-mail:yangtb@lzu.edu.cn

P343.6; TP79

1005-3409(2015)05-0300-06