近十年可可西里鹽湖水量變化及其影響因素分析

袁康 譚德寶 趙靜 文雄飛

摘要：由于全球氣候變暖的影響，青藏高原湖泊開(kāi)始逐步擴(kuò)張，對(duì)自然環(huán)境和野外基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)生了威脅。為研究氣候變化對(duì)湖泊水量的影響，利用2010～2018年青?？煽晌骼锔沟佧}湖（又名68道班鹽湖）的CryoSat-2衛(wèi)星測(cè)高數(shù)據(jù)和Landsat遙感影像數(shù)據(jù)，分別提取了鹽湖的水位及面積，結(jié)合實(shí)測(cè)獲取的鹽湖水下地形數(shù)據(jù)，計(jì)算并構(gòu)建庫(kù)容關(guān)系曲線，并結(jié)合氣候變化特征進(jìn)行了驅(qū)動(dòng)力分析。結(jié)果表明：① 2010～2011年，湖泊水量增加了0.2億m3，這一階段鹽湖還是獨(dú)立湖泊;之后上游卓乃湖、庫(kù)賽湖、海丁諾爾湖3個(gè)湖泊的湖水開(kāi)始注入鹽湖，鹽湖成為流域水量“接收者”，水量開(kāi)始快速增加，僅1 a就暴漲近12億m3（該階段主要為上游3個(gè)湖泊溢出水量）;2016年開(kāi)始以平均每年約5.5億m3的速度上漲;9 a間，鹽湖的水量增加近33億m3，并且作為流域水量的“接收者”，鹽湖還在持續(xù)擴(kuò)張。② 降水量增加是鹽湖擴(kuò)張的主要因素，溫度上升引起的冰川融化和凍土融水是湖泊變化的另一氣候因素，但可能不是決定性因素。

關(guān) 鍵 詞：高原湖泊; 水量變化; 水位變化; 氣候變化; 遙感數(shù)據(jù); 68道班鹽湖

中圖法分類號(hào)： TP79;P467

文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.05.018

0 引 言

湖泊是氣候變化敏感的指示器，湖泊的演變是所在流域水量平衡的結(jié)果[1]。青藏高原作為“地球的第三極”，擁有海拔最高、面積最大、數(shù)量最多的高原湖泊群。近些年來(lái)，氣候變暖引起的多年凍土退化和冰川退縮已經(jīng)得到了許多研究者的證實(shí)，這些因素在湖泊發(fā)育中起著越來(lái)越重要的作用。由于全球氣候變暖所帶來(lái)的影響，自20世紀(jì)80年代以來(lái)，青藏高原湖泊數(shù)量開(kāi)始逐步增加，面積逐漸增大。區(qū)域湖泊的擴(kuò)張開(kāi)始對(duì)自然環(huán)境和野外基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)生威脅，因此高原地區(qū)的湖泊變化引起了廣泛關(guān)注。

在早期的湖泊觀測(cè)中，主要以傳統(tǒng)的地面觀測(cè)方法為主，傳統(tǒng)的觀測(cè)方法雖然可以獲得較為準(zhǔn)確的地面觀測(cè)數(shù)據(jù)，但是由于費(fèi)時(shí)費(fèi)力，并且對(duì)于人跡罕至的高原地區(qū)來(lái)說(shuō)，無(wú)法獲得長(zhǎng)期穩(wěn)定的湖泊觀測(cè)數(shù)據(jù)。隨著遙感技術(shù)的發(fā)展，遙感數(shù)據(jù)逐漸成為環(huán)境監(jiān)測(cè)和資源調(diào)查等方面可靠的數(shù)據(jù)源，國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者開(kāi)始利用遙感數(shù)據(jù)開(kāi)展青藏高原湖泊變化的研究。李建成等[2]使用Envisat-1測(cè)高衛(wèi)星提取了長(zhǎng)江中下游幾個(gè)主要湖泊的水位，證明了測(cè)高衛(wèi)星在內(nèi)陸湖泊水位提取方面的可行性。Zhang等[3]對(duì)青藏高原ICESat衛(wèi)星過(guò)境的所有湖泊進(jìn)行了水位提取，為高原湖泊提供了較為精確的水位數(shù)據(jù)。宋春橋等[4]利用 CryoSat-2 測(cè)高衛(wèi)星提取了納木錯(cuò)2003～2013年的水位，并通過(guò)與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比，進(jìn)一步分析了湖泊近10 a的水位變化規(guī)律。Zhu等[5]利用Landsat 遙感影像提取了納木錯(cuò)的湖泊面積，結(jié)合湖泊的水下地形數(shù)據(jù)，對(duì)不同時(shí)期湖泊面積與庫(kù)容的對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行分析，基于此計(jì)算納木錯(cuò)多年的水量變化。

可可西里地區(qū)地處青藏高原腹地，由于地理位置的獨(dú)特性以及惡劣的自然條件，區(qū)域受人類活動(dòng)干預(yù)影響較小，多重因素的加持使得可可西里地區(qū)湖泊群在研究高原湖泊自然條件下的演化方面具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。2011年9月，卓乃湖受持續(xù)的強(qiáng)降雨影響，湖泊水位上漲，于湖泊東南側(cè)地勢(shì)低洼處發(fā)生外溢，湖水大量流入下游庫(kù)賽湖，短時(shí)間內(nèi)的大量來(lái)水使得庫(kù)賽湖蓄滿溢出，湖水流入海丁諾爾湖，由于海丁諾爾湖無(wú)法承載上游來(lái)水，進(jìn)而也發(fā)生外溢，流入下游68道班鹽湖[6]。卓乃湖、庫(kù)賽湖、海丁諾爾湖和鹽湖之間因卓乃湖潰決自上而下建立了水力聯(lián)系，位于最下游的鹽湖目前成為了流域地表徑流的最終“接收者”。由于鹽湖的持續(xù)擴(kuò)張以及潛在的溢流威脅，目前尚不清楚上游湖泊溢流對(duì)于鹽湖產(chǎn)生的影響，并且由于缺乏長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，無(wú)法研究鹽湖水量的變化規(guī)律和對(duì)于區(qū)域氣候變化的響應(yīng)。因此，本文針對(duì)卓乃湖溢流后鹽湖變化的現(xiàn)狀，基于高原河湖立體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[7]，以CryoSat-2測(cè)高數(shù)據(jù)和Landsat遙感影像數(shù)據(jù)以及多波束水下地形數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)源，對(duì)湖泊的水位及面積進(jìn)行了提取，并與庫(kù)容數(shù)據(jù)相結(jié)合構(gòu)建了鹽湖的水位-面積-庫(kù)容關(guān)系曲線，分析了2010～2018年鹽湖水量變化趨勢(shì)，并對(duì)鹽湖變化的影響因素進(jìn)行了探討。

1 研究區(qū)域概況

卓乃湖-鹽湖流域位于青海省西南部玉樹(shù)藏族自治州境內(nèi)，該區(qū)域位于唐古拉山、昆侖山之間，屬于可可西里地區(qū)的核心區(qū)域，絕大多數(shù)地區(qū)沒(méi)有受到現(xiàn)代人類活動(dòng)干預(yù)，平均海拔高度在4 400 m以上，氣候干旱寒冷，植被類型較為簡(jiǎn)單，流域內(nèi)湖泊分布自上而下分別為卓乃湖、庫(kù)賽湖、海丁諾爾湖和鹽湖（見(jiàn)圖1）。2011年卓乃湖溢流以前，卓乃湖-鹽湖流域內(nèi)的湖泊為各自獨(dú)立的湖泊;溢流發(fā)生以后，原本各自獨(dú)立的湖泊水系相互貫通，水量平衡被打破，由于鹽湖在流域內(nèi)海拔最低，因此整個(gè)流域的水量開(kāi)始在鹽湖匯集，鹽湖開(kāi)始逐年擴(kuò)張，并對(duì)下游基礎(chǔ)設(shè)施安全構(gòu)成威脅[8]。

2 數(shù)據(jù)源和研究方法

2.1 數(shù)據(jù)源

遙感數(shù)據(jù)主要為L(zhǎng)andsat 5 TM和Landsat 8 OLI衛(wèi)星數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)來(lái)源于美國(guó)地質(zhì)勘探局USGS（https：∥earthexplorer.usgs.gov）。在本次研究中，選用的是2010～2018年的鹽湖影像數(shù)據(jù)，該流域降水主要集中在6～9月，而12月初至次年5月初為流域內(nèi)主要湖泊的封凍期，己有研究結(jié)果表明：在自然條件下，高原湖泊面積受各種因素影響年內(nèi)變化較大，但一般在9～12月份變化不大，湖泊最大面積變化率不會(huì)超過(guò)2%[9]。因此，本文在遙感影像選擇上，盡量選用9～12月的無(wú)云日影像數(shù)據(jù)，且以汛期結(jié)束后10～11月數(shù)據(jù)為最佳。另外，使用云層覆蓋率較小或者云層對(duì)于研究區(qū)域無(wú)影響的數(shù)據(jù)。如果當(dāng)月數(shù)據(jù)受到云層影響，則結(jié)合相鄰月份的數(shù)據(jù)對(duì)水體邊界進(jìn)行解譯。

衛(wèi)星測(cè)高數(shù)據(jù)為CryoSat-2/SIRAL數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)來(lái)源于歐洲航天局CryoSat-2科學(xué)服務(wù)器（https：∥science-pds.cryosat.esa.int/），衛(wèi)星軌道高度為717 km，傾角92°，衛(wèi)星運(yùn)行周期為369 d并伴隨著30 d的子循環(huán)（369 d的周期由連續(xù)變化的30 d重復(fù)模式組成）[10]。本文使用的為L(zhǎng)evel-2級(jí)數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)級(jí)別是經(jīng)過(guò)波形重跟蹤后的沿軌表面高程數(shù)據(jù)，時(shí)間跨度為2010～2018年，可以滿足大多數(shù)的科學(xué)研究應(yīng)用。

多波束水下地形數(shù)據(jù)來(lái)源于長(zhǎng)江科學(xué)院2018年鹽湖流域科學(xué)考察，使用的儀器為T(mén)eleyne Reson公司的SeaBat T50-R。

氣象數(shù)據(jù)來(lái)自青海省五道梁氣象站，由中國(guó)氣象局國(guó)家氣象信息中心（NMIC）提供，是目前唯一能代表鹽湖流域的氣象站。

2.2 湖泊面積提取方法

可見(jiàn)光波段和近紅外波段的運(yùn)算可以增強(qiáng)遙感影像中的水體信息，因此本文使用歸一化差異水體指數(shù)（NDWI）[11]進(jìn)行研究區(qū)域內(nèi)水體提取，計(jì)算公式為

NDWI=ρGreen-ρNIRρGreen+ρNIR（1）

式中：ρGreen為綠光波段，在Landsat 5 中為第2波段，在Landsat 8中為第3波段;ρNIR為近紅外波段，在Landsat 5和Landsat 8中，對(duì)應(yīng)為第4波段和第5波段。基于每個(gè)湖泊的原始圖像，對(duì)湖泊邊界進(jìn)行視覺(jué)檢查和人工編輯，所有的地圖和圖像數(shù)據(jù)投影到UTM坐標(biāo)系。

2.3 衛(wèi)星測(cè)高數(shù)據(jù)處理方法

星載雷達(dá)測(cè)高儀垂直向下發(fā)射高頻脈沖信號(hào)，經(jīng)過(guò)地表反射回到天線，通過(guò)脈沖由反射到接收的時(shí)間差（Δt），計(jì)算衛(wèi)星到地球表面的距離（HRange），結(jié)合衛(wèi)星的軌道高度（HAltitude），衛(wèi)星測(cè)高的湖泊水位計(jì)算公式為[12]

HRange=cΔt2（2）

H=HAltitude-HRange-σCorrect（3）

式中：H為湖泊水位;HAltitude為測(cè)高儀的橢球高度;HRange為測(cè)高儀的觀測(cè)距離;σCorrect為各項(xiàng)誤差改正;c為光速，計(jì)算時(shí)取3×108 m/s。

由于內(nèi)陸湖泊環(huán)境因素并不像海洋環(huán)境那么復(fù)雜，在對(duì)海洋水體計(jì)算時(shí)所使用的海潮、逆氣壓等校正因素對(duì)于內(nèi)陸水體來(lái)說(shuō)影響相對(duì)較小，因此對(duì)于內(nèi)陸湖泊不能完全應(yīng)用海洋水體的改正方式。對(duì)于內(nèi)陸水體誤差改正主要為

σCorrect=Cdry+Cwet+Clono+CSet+CPol（4）

式中：Cdry為干對(duì)流層改正;Cwet為濕對(duì)流層改正;Clono為電離層改正;CSet為固體潮改正;CPol為極潮改正。

在本文中，采用的數(shù)據(jù)編輯準(zhǔn)則為：① 根據(jù)Landsat影像提取到的湖泊水體邊界，篩選湖面水體范圍以內(nèi)的點(diǎn)（借助surf_type_flags等參數(shù)進(jìn)行控制）;② 根據(jù)各改正項(xiàng)有效范圍，對(duì)數(shù)據(jù)質(zhì)量進(jìn)行控制;③ 根據(jù)周期內(nèi)各水位高程點(diǎn)的高程值與高程均值確定中誤差，對(duì)各水位點(diǎn)高程差值大于3倍中誤差的異常點(diǎn)進(jìn)行剔除[13]。

3 結(jié)果和討論

3.1 湖泊面積和水位變化

2010～2018年鹽湖水體面積分布如圖2所示，通過(guò)解譯的水體邊界，可清楚地看到鹽湖水體歷年邊界的變化情況?？梢园l(fā)現(xiàn)：鹽湖面積在2011～2012年才開(kāi)始猛增，由于水體面積很小，開(kāi)始時(shí)主要向四周擴(kuò)張;2012～2015年鹽湖進(jìn)入緩慢擴(kuò)張期，面積變化不顯著;在2016年以后擴(kuò)張加速，水陸交界地帶變化明顯，湖泊擴(kuò)張方向主要為東南向。

圖3顯示了2010～2018年鹽湖面積與水位隨時(shí)間的變化，可以看出：9 a間鹽湖水位上漲了23.3 m，湖泊面積擴(kuò)張了146.6 km2，面積變化率為303%。在2011年卓乃湖發(fā)生溢流以前，鹽湖面積和水位無(wú)明顯變化，面積和水位年平均值分別為45.5 km2和4 441.0 m;2011年卓乃湖發(fā)生溢出后，由于上游的卓乃湖、庫(kù)賽湖和海丁諾爾湖來(lái)水，鹽湖變?yōu)榱饔驈搅鳌敖邮照摺?，水位和面積開(kāi)始快速增加，僅2011～2012年，湖泊面積就擴(kuò)張了62.5 km2，年均水位上漲了近10.0 m。2012～2016年，鹽湖開(kāi)始進(jìn)入穩(wěn)定上升期，面積年平均值為146.9 km2，水位年平均值為4 456.4 m;2016～2018年，擴(kuò)張開(kāi)始加速，面積和水位分別開(kāi)始以平均12.6 km2/a和1.9 m/a的速率上升。

3.2 湖泊水量變化

基于獲得的鹽湖水下地形數(shù)據(jù)，計(jì)算鹽湖容積，并結(jié)合提取的不同時(shí)期湖泊水位和面積數(shù)據(jù)，構(gòu)建了湖泊的水位-面積-庫(kù)容關(guān)系曲線，分析不同時(shí)期湖泊的水量變化。

通過(guò)構(gòu)建的鹽湖庫(kù)容關(guān)系曲線，計(jì)算2010～2018年鹽湖的水量變化過(guò)程。2010～2018 年間，水位上漲了23.3 m，水量增加了約 33.0億m3。2010～2011年，湖泊水量增加了0.2億m3，這一階段鹽湖還是獨(dú)立湖泊，主要是受流域降水及冰川融水影響;之后在卓乃湖溢流影響下，卓乃湖、庫(kù)賽湖、海丁諾爾湖3個(gè)湖泊的湖水開(kāi)始注入鹽湖，鹽湖水量開(kāi)始快速增加，僅1 a就暴漲近12.0億m3（該階段主要為上游3個(gè)湖泊溢出水量），并且之后5 a（2012～2016年）以平均每年1.5億m3的速度上漲;2016年水量上漲速度加快，可能是受到降水量增加以及氣溫升高使冰川融化補(bǔ)給湖泊等氣候因素影響，平均每年上漲約5.5億m3。

3.3 影響因素

氣象因子的累積距平可以很好地反映氣象因子相對(duì)于均值的累加量，因此使用氣象因子的累積距平進(jìn)行相關(guān)性分析能更好地反映氣象因子對(duì)湖泊的影響[14]。利用CryoSat-2提取的鹽湖水位高程數(shù)據(jù)，結(jié)合五道梁站的氣象數(shù)據(jù)，對(duì)影響湖泊變化的各氣象要素進(jìn)行了量化分析。相關(guān)性分析結(jié)果表明：湖泊的水位變化與年降水量距平呈顯著正相關(guān)（0.90），與年平均溫度距平呈顯著正相關(guān)（0.88）（p<0.01），與湖泊年蒸發(fā)量呈負(fù)相關(guān)。相關(guān)性分析表明降雨量、溫度、蒸發(fā)量變化對(duì)湖泊水位變化產(chǎn)生了重要影響。

3.3.1 降 水

對(duì)可可西里地區(qū)內(nèi)五道梁氣象站的多年降水?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，鹽湖流域的降水月份主要為5～9月，每年的6～9月為流域內(nèi)汛期，結(jié)合多年降水量分析，年均降水量為328.4 mm，汛期平均降水量為全年降水量的83.4%，汛期結(jié)束后的降雨為全年降雨量的3.4%。從年平均降水量變化趨勢(shì)來(lái)看，近30 a降雨量逐年上升（見(jiàn)圖4），特別是進(jìn)入2000年，降水量明顯上升，平均每10 a增長(zhǎng)35.6 mm。2003年以來(lái)年平均降水量為352.4 mm，較之前偏多21.4%，2007年以來(lái)降水量急劇上升，鹽湖水位和面積與年降水量的上升區(qū)域具有較好的一致性，這可能是流域內(nèi)湖泊擴(kuò)張的主要原因。2010年以后，降水量連續(xù)出現(xiàn)高值，并且由于上游持續(xù)的來(lái)水，湖泊開(kāi)始平穩(wěn)上升;2016～2018年，降水量出現(xiàn)歷史時(shí)期最高值，同時(shí)湖泊擴(kuò)張速率較之前也上漲近一倍。因此，降水量增多可能是引起鹽湖擴(kuò)張的主要原因[15]。

3.3.2 氣 溫

從1990～2018年可可西里地區(qū)年平均氣溫變化圖來(lái)看（見(jiàn)圖5），多年平均氣溫呈上升趨勢(shì)，從變化的時(shí)間節(jié)點(diǎn)來(lái)看，區(qū)域湖泊變化與年平均氣溫的變化具有較好的一致性。2009年開(kāi)始，年平均氣溫遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于多年氣溫平均值，區(qū)域湖泊由此也開(kāi)始進(jìn)入快速擴(kuò)張期。氣溫的上升帶來(lái)的直接后果就是流域內(nèi)的冰川、永久積雪融化，凍土層的深度變淺，凍結(jié)時(shí)間縮短[16]，冰川和凍土融水直接補(bǔ)給流域內(nèi)湖泊。結(jié)合全國(guó)第二次冰川編目[17]分析來(lái)看，進(jìn)入21世紀(jì)，在全球氣候變暖的大背景下，整個(gè)可可西里地區(qū)冰川成萎縮狀態(tài)。本文統(tǒng)計(jì)了1990～2018年流域內(nèi)冰川面積的整體變化情況（見(jiàn)圖6），流域內(nèi)湖泊擴(kuò)張時(shí)期，冰川與常年積雪面積呈萎縮態(tài)勢(shì)，但是由于流域內(nèi)湖泊均與冰川和常年積雪距離較遠(yuǎn)，因此可能冰雪融水難以對(duì)流域內(nèi)湖泊形成直接有效的補(bǔ)給。另外，根據(jù)該區(qū)域內(nèi)五道梁站的多年凍土變化監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示：自20世紀(jì)80年代開(kāi)始，流域內(nèi)凍土厚度開(kāi)始逐年變薄，凍土凍結(jié)時(shí)間變短，但研究認(rèn)為只有很少的一部分凍土融水能轉(zhuǎn)化為流動(dòng)地下水[18]。綜合分析認(rèn)為：雖然溫度的上升導(dǎo)致了區(qū)域的冰川和凍土融化，但是真正對(duì)于流域內(nèi)湖泊的補(bǔ)給可能有限，因此鹽湖的擴(kuò)張可能受溫度上升帶來(lái)的影響，但不是鹽湖擴(kuò)張的決定性因素。

3.3.3 蒸 發(fā)

1990～2018年的鹽湖蒸發(fā)量變化如圖7所示，鹽湖多年平均蒸發(fā)量為771.3 mm，在估算的29 a中，湖泊多年蒸發(fā)量在615.4～921.7 mm之間，總體呈下降趨勢(shì)，但下降趨勢(shì)并不明顯。通常認(rèn)為，溫度的上升會(huì)導(dǎo)致湖泊蒸發(fā)能力的增強(qiáng)，而研究區(qū)域內(nèi)湖泊的蒸發(fā)量呈下降趨勢(shì)。Guo等[19]的研究發(fā)現(xiàn)日照時(shí)數(shù)和風(fēng)速的變化是導(dǎo)致湖泊蒸發(fā)能力變化的重要因素。因此，對(duì)研究區(qū)域的日照時(shí)數(shù)和風(fēng)速數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)研究時(shí)段內(nèi)年日照時(shí)數(shù)和風(fēng)速（見(jiàn)圖8）都呈下降趨勢(shì)，這可能是導(dǎo)致流域內(nèi)湖泊蒸發(fā)能力下降的主要因素。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)：自2010年以來(lái)，多年湖泊蒸發(fā)量均值低于研究時(shí)段多年平均值，由于鹽湖是內(nèi)流湖，而湖泊蒸發(fā)是湖泊水量的唯一輸出，因此蒸發(fā)量的減少可能是由湖泊水面蒸發(fā)能力的下降所導(dǎo)致。

3.4 討 論

本文以鹽湖作為研究區(qū)，利用衛(wèi)星測(cè)高數(shù)據(jù)及遙感影像數(shù)據(jù)提取了鹽湖的水位和面積，并結(jié)合水下地形數(shù)據(jù)構(gòu)建了鹽湖的庫(kù)容曲線，詳細(xì)地說(shuō)明了鹽湖在卓乃湖溢流前后的水位、面積及水量變化。卓乃湖在2011年9月發(fā)生溢流，而鹽湖在2011年沒(méi)有明顯變化，說(shuō)明庫(kù)賽湖和海丁諾爾湖在一定程度上緩沖了上游卓乃湖來(lái)水量，之后相繼外溢，導(dǎo)致鹽湖在2011～2012年開(kāi)始快速擴(kuò)張。在2013年以后，鹽湖增長(zhǎng)相對(duì)緩慢，這表示鹽湖結(jié)束了依靠上游卓乃湖、庫(kù)賽湖和海丁諾爾湖外溢湖水的擴(kuò)張時(shí)期[8]，這一階段鹽湖擴(kuò)張的主要原因是其作為流域水量的最終“接收者”，4個(gè)流域增加的水量均在此匯集。

從影響湖泊變化的氣候要素來(lái)看，對(duì)五道梁站的氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，降雨量的逐年增加和氣候變暖導(dǎo)致的冰雪融化及凍土融水是區(qū)域湖泊擴(kuò)張的主要因素[20]，但由于卓乃湖-鹽湖流域距離冰川較遠(yuǎn)，并且受蒸發(fā)和下滲的影響，冰川融水可能難以直接有效地補(bǔ)給湖泊[21]。蒸發(fā)量的下降雖然減少了湖泊面積擴(kuò)張的速度，但并不是面積增大的原因。由于數(shù)據(jù)資料的限制，本文只使用遙感影像數(shù)據(jù)和水下地形數(shù)據(jù)對(duì)于鹽湖2010～2018年的變化進(jìn)行了初步分析。另外，在分析湖泊變化的驅(qū)動(dòng)要素時(shí)，由于其余氣象站距離研究區(qū)域太遠(yuǎn)，只采用了五道梁氣象站的數(shù)據(jù)及部分實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，因此可能與區(qū)域?qū)嶋H情況存在一定的誤差。在后續(xù)的研究中應(yīng)考慮利用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證，并結(jié)合GPCP等氣象衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)于研究區(qū)域氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)充。

4 結(jié) 論

本文利用2010～2018年鹽湖的CryoSat-2測(cè)高數(shù)據(jù)和Landsat遙感影像數(shù)據(jù)，結(jié)合實(shí)地勘測(cè)獲取的湖泊水下地形數(shù)據(jù)，分別提取了不同時(shí)期的水位和面積，并基于此構(gòu)建了鹽湖的庫(kù)容關(guān)系曲線，結(jié)合氣候變化特征進(jìn)行了驅(qū)動(dòng)力分析，得到如下結(jié)論。

（1） 利用CryoSat-2衛(wèi)星測(cè)高數(shù)據(jù)和Landsat影像數(shù)據(jù)提取2010～2018年鹽湖水位和面積發(fā)現(xiàn)，9 a間水位上漲了23.3 m，湖泊面積擴(kuò)張了146.6 km2，面積擴(kuò)張了近3倍。2011年以前，鹽湖面積和水位無(wú)明顯變化;2011年卓乃湖發(fā)生溢出后，由于上游的卓乃湖、庫(kù)賽湖和海丁諾爾來(lái)水，鹽湖變?yōu)榱饔驈搅鳌敖邮照摺?，水位和面積開(kāi)始快速增加，僅2011～2012年間，湖泊面積就擴(kuò)張了62.5 km2，年均水位上漲了近10 m;2012～2016年，鹽湖開(kāi)始進(jìn)入穩(wěn)定上升期，面積年平均值為146.9 km2，水位年平均值為4 456.4 m;2016～2018年，擴(kuò)張開(kāi)始加速，面積和水位分別開(kāi)始以12.6 km2/a、1.9 m/a的速率上升。

（2） 利用實(shí)際勘測(cè)獲取的湖泊數(shù)據(jù)結(jié)合提取的不同時(shí)期對(duì)應(yīng)的水位和面積，構(gòu)建鹽湖的水位-面積-庫(kù)容關(guān)系曲線。2010～2011年，湖泊水量增加了0.2億m3，這一階段鹽湖還是獨(dú)立湖泊，主要是受流域降水及冰川融水影響;之后在卓乃湖溢流影響下，僅1 a就暴漲近12億m3（該階段主要為上游3個(gè)湖泊溢出水量），并且之后5 a（2012～2016年）以平均每年1.5億m3的速度在上漲;2016年以后平均每年上漲約5.5億m3。9 a間，鹽湖的水量增加近33億m3，并且作為流域水量的“接收者”，鹽湖還在持續(xù)擴(kuò)張，應(yīng)當(dāng)引起持續(xù)關(guān)注。

（3） 以降水量、溫度、蒸發(fā)為主要因素，對(duì)鹽湖水位進(jìn)行相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，降水量的增加是湖泊擴(kuò)張的主要原因，溫度上升引起的冰川和常年積雪融化以及凍土融化也是引起鹽湖擴(kuò)張的氣候要素之一。

參考文獻(xiàn)：

[1] 施雅風(fēng).山地冰川與湖泊萎縮所指示的亞洲中部氣候干暖化趨勢(shì)與未來(lái)展望[J].地理學(xué)報(bào)，1990，45（1）：1-13.

[2] 李建成，褚永海，姜衛(wèi)平，等.利用衛(wèi)星測(cè)高資料監(jiān)測(cè)長(zhǎng)江中下游湖泊水位變化[J].武漢大學(xué)學(xué)報(bào)（信息科學(xué)版），2007，32（2）：144-147.

[3] ZHANG G Q，XIE H J，KANG S C，et al.Monitoring lake level changes on the Tibetan Plateau using ICESat altimetry data（2003-2009）[J].Remote Sensing of Environment，2011，115（7）：1733-1742.

[4] 宋春橋，葉慶華，程曉.基于ICESat/CryoSat-2 衛(wèi)星測(cè)高及站點(diǎn)觀測(cè)的納木錯(cuò)湖水位趨勢(shì)變化監(jiān)測(cè)[J].科學(xué)通報(bào)，2015，60（21）：2048.

[5] ZHU L P，XIE M P，WU Y H.Quantitative analysis of lake area variations and the influence factors from 1971 to 2004 in the Nam Co basin of the Tibetan Plateau[J].Chinese Science Bulletin，2010，55（13）：1294-1303.

[6] 陳強(qiáng)，冶富壽，陳育紅，等.青藏高原可可西里鹽湖水量平衡初步分析[J].人民長(zhǎng)江，2020，51（5）：94-98.

[7] 譚德寶，吳佳琪，文雄飛.可可西里湖泊群立體監(jiān)測(cè)技術(shù)方法及應(yīng)用[J].人民長(zhǎng)江，2020，51（1）：243-248.

[8] 姚曉軍，孫美平，宮鵬，等.可可西里鹽湖湖水外溢可能性初探[J].地理學(xué)報(bào)，2016，71（9）：1520-1527.

[9] 李均力，盛永偉，駱劍承，等.青藏高原內(nèi)陸湖泊變化的遙感制圖[J].湖泊科學(xué)，2011，23（3）：311-320.

[10] LAXON S W，GILES K A，RIDOUT A L，et al.CryoSat-2 estimates of Arctic sea ice thickness and volume[J].Geophysical Research Letters，2013，40（4）：732-737.

[11] MCFEETERS S K.The use of normalized difference water index（NDWI）in the delineation of open water features[J].International Journal of Remote Sensing，1996，17（7）：1425-1432.

[12] CNES，EUMETSAT，NOAA，etal.OSTM/Jason-2 Products Handbook[M].2017.

[13] 文京川.測(cè)高衛(wèi)星數(shù)據(jù)在我國(guó)湖庫(kù)水位監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用研究[D].蘭州：蘭州交通大學(xué)，2018.

[14] 丁永建，劉時(shí)銀，葉柏生，等.近50 a中國(guó)寒區(qū)與旱區(qū)湖泊變化的氣候因素分析[J].冰川凍土，2006，28（5）：623-632.

[15] SONG C Q，HUANG B，RICHARDS K，et al.Accelerated lake expansion on the Tibetan Plateau in the 2000s：Induced by glacial melting or other processes？[J].Water Resources Research，2014，50（4）：3170-3186.

[16] 車(chē)向紅，馮敏，姜浩，等.2000～2013年青藏高原湖泊面積MODIS遙感監(jiān)測(cè)分析[J].地球信息科學(xué)學(xué)報(bào)，2015，17（1）：99-107.

[17] 劉時(shí)銀，郭萬(wàn)欽，許君利.中國(guó)第二次冰川編目數(shù)據(jù)集（V1.0）[DB/OL].國(guó)家冰川凍土沙漠科學(xué)數(shù)據(jù)中心，2014.http：∥www.ncdc.ac.cn/portal/metadata/6d44fd19-64d7-4af1-8e81-5fa717585b5b.

[18] 趙林，程國(guó)棟，李述訓(xùn)，等.青藏高原五道梁附近多年凍土活動(dòng)層凍結(jié)融化過(guò)程[J].科學(xué)通報(bào)，2000，45（11）：1205-1211.

[19] GUO Y H，ZHANG Y S，MA N，et al.Long-term changes in evaporation over Siling Co Lake on the Tibetan Plateau and its impact on recent rapid lake expansion[J].Atmospheric Research，2019，216：141-150.

[20] 杜玉娥，劉寶康，賀衛(wèi)國(guó)，等.1976～2017年青藏高原可可西里鹽湖面積動(dòng)態(tài)變化及成因分析[J].冰川凍土，2018，40（1）：47-54.

[21] 姚檀棟.青藏高原中部冰凍圈動(dòng)態(tài)特征[M].北京：地質(zhì)出版社，2002：199-206.

（編輯：謝玲嫻）

Analysis on water volume changes and influencing factors of 68 Daoban Salt Lake in Hoh Xil in recent ten years

YUAN Kang，TAN Debao，ZHAO Jing，WEN Xiongfei

（Spatial Information Technology Application Department，Changjiang River Scientific Research Institute，Wuhan 430010，China）

Abstract：

Due to the impact of global warming，lakes on the Qinghai-Tibet Plateau have begun to gradually expand，posing a threat to the natural environment and field infrastructure.In order to study the impact of climate change on lake water volume，based on CryoSat-2 satellite altimetry data and Landsat remote sensing image data of the 68 Daoban Salt Lake （Salt Lake） in the hinterland of Hoh Xil，Qinghai Province from 2010 to 2018，we extracted the water level and area of the Salt Lake respectively，and combined with the measured underwater topographic data to construct a water level-area-volume relationship curve.Based on the characteristics of climate change，we analyze the driving force of Salt Lake variation.The results showed that：① from 2010 to 2011，the water volume of the lake increased by 20 million cubic meters，and the Salt Lake was still an independent lake at this stage.After that，the water from the three upstream lakes，Zhuonai Lake，Kusai Lake and Haidingnuoer Lake began to inject into the Salt Lake，then the Salt Lake became the "receiver" of water in the basin，and the water volume began to increase rapidly，rising by nearly 1.2 billion cubic meters in just one year.In 2016，the water volume started to rise at an average rate of about 550 million cubic meters per year.In the past 9 years，the water volume of Salt Lake increased by nearly 3.3 billion cubic meters，and as the "receiver" of water in the basin，Salt Lake continued to expand.② Increasing rainfall is the main factors for the expansion of the Salt Lake.Melting glaciers and permafrost meltwater caused by increasing temperature may be another climatic factor for lake changes，but not the decisive one.

Key words：

plateau lake;water volume change;water level change;climate change;remote sensing data;68 Daoban Salt Lake