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羌塘高原以高海拔而广阔平坦的高原面构成青藏高原的主体,又被称为藏北高原,是高原面保存最完整的区域。其范围为昆仑山以南,冈底斯山以北,喀喇昆仑山以东,唐古拉山以西广袤的高原内陆流域地区。由于处于青藏高原腹部,周围高山阻隔,降水稀少,羌塘高原冰川面积是青藏高原各山系中最小的。羌塘高原历经晚新生代多次构造运动的影响,发生了东西向和南北向的大断裂,以及北西西、北东东的斜交断裂,形成一系列断块山和断陷盆地,这些断块山地顶面残留了大范围的古夷平面,顶部较为平坦,冰川发育以高峰或高大山体为中心,呈星斑状辐射分布的冰帽型或平顶型为主。本文首先根据冰川系统理论,分析了羌塘高原冰川系统及其子冰川系统的内部结构特征。然后基于地理信息图谱的理论和方法,结合遥感和GIS技术,分析了小冰期以来北羌塘高原中北部典型冰川变化和近几十年来羌塘高原的冰川变化,及其对气候变化的响应。最后利用冰川系统模型预测羌塘高原冰川系统对全球气候变暖的响应,并根据图谱方法所获得的近几十年来羌塘高原的冰川变化结果对模型进行检验。
研究结果显示:
(1)羌塘高原共有1006条冰川,冰川总面积2070.45k㎡,冰川总储量188.431km3。本区平衡线在全国是最高的,多数在5700m以上,而且有从东向西升高和由南向北降低的趋势,但最高值不是在气温最高的南部或降水量最少的西北部,而是在木嘎各波和藏色岗日附近。这是降水量从东南向西北减少,气温由南向北降低综合影响的结果。
(2)采用图谱方法研究冰川变化,能够屏蔽各期影像冰川分类中产生的“不兼容”信息,更有效地反映出冰川的变化趋势,而其精度的高低依赖于遥感分类的精度。所以,为了提高遥感分类的精度,必须对分类后的数据进行图像增强和目视解译修正及GoogleEarth辅助修正。
(3)通过对北羌塘高原中北部小冰期以来和羌塘高原1970s以来的冰川变化分析表明,羌塘高原整体呈萎缩趋势,但也有部分冰川处于前进状态。北羌塘高原中北部小冰期~1970s冰川变化幅度最大,远远大于后两时段。与中国西部其它地区冰川相比,这里由于是极大陆型冰川区,所以冰川较其它山区冰川相对稳定。但近几十年来,羌塘高原冰川退缩加剧。
(4)羌塘高原的近几十年来气候变化特征:气温变暖的趋势明显,特别是暖季月均温增温十分显著,年降水量以上升趋势为主,蒸发量以下降趋势为主。但是羌塘高原年降水量的增加和蒸发量的减少引起的冰川物质的积累不足以抵消气温升高(包括年均温、暖季增温和冷季增温)所引起的冰川物质的亏损。因此,气温上升是羌塘高原冰川处于负物质平衡及冰川处于退缩状态的主要影响因子。
(5)在气候变暖的情景下,羌塘高原冰川系统都会逐渐退缩,冰川的面积都将逐渐减小,冰川储量也将逐渐缩小,而冰川融水净流量的变化则比较复杂,在最初的几十年或百来年里有增加的趋势,在冰川绝对面积较小时,冰川融水净流量也开始减少,并最终与冰川面积同时消亡。
(6)在同样的气候变化情景下,冰川的规模越小,冰川的可能存在时间就越短,反之,冰川规模越大,其可能存在时间就越长。升温速率越大,冰川系统的可能存在时间就越短,反之,冰川系统的寿命就越长。
(7)在直线式升温模式、直线式升温降水增加模式、周期性升温模式和周期性升温降水增加模式下,冰川系统的总体变化趋势是相同的。而且冰川寿命主要取决于升温速率(ν),其次是降水,而与气温的变化模式关系不大,气温的变化模式只影响冰川系统变化的具体过程,对冰川消亡所需时间的影响较小。降水的增加能延长冰川系统的寿命。
(8)对比羌塘高原冰川变化实际结果与预测结果的时段末面积、冰川变化率和变化速率可知,周期性升温降水增加模式下升温速率为0.03k/yr时的情形更符合羌塘高原的冰川变化实际情况。这也说明冰川系统模型具有可行性。