基于多数据源的青藏高原湖泊分布变化分析

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青藏高原由于地形险峻、海拔较高、人口稀少,湖泊受人类活动的影响较小,几乎处于自然状态,故湖泊的变化只受其周围自然条件的影响,即湖泊的变化在一定程度上可以反应区域的气候变化状况。对比于传统的观测湖泊方法的局限性,遥感技术以其数据的时效性,周期性,观测范围广的特点在自然环境恶劣、缺少地面观测的地区具有明显的优势。在过去的几十年里,随着水的重新分配,那里众多的冰川和湖泊地区发生了巨大的变化,青藏高原的水资源变化的研究逐渐成为热点之一,这些研究多集中在青藏高原整个区域或典型流域气候的时空变化。为了更好地了解水资源的分布格局及湖泊在流域尺度上的动态变化,按不同流域补给类型对青藏高原湖泊变化进行研究有重大意义。本文首先基于Hydro SHEDS水文数据、The Randolph Glacier Inventory 6.0全球冰川编目数据和青藏高原地区河流矢量数据对青藏高原流域再分类,将青藏高原流域分为有冰川有溪流流域、有冰川无溪流流域、无冰川有溪流流域、无冰川无溪流流域四个类别,然后以流域尺度出发,通过搜集整理近年来大量的学者对青藏高原湖泊研究的数据作为湖泊基础数据对青藏高原湖泊变化进行分析,以期能够较为全面的分析青藏高原地区不同流域分类的湖泊变化及其时空变化规律和变化原因。论文的主要结论如下:(1)对青藏高原65个典型湖泊的面积进行分析,基于时间异质性,青藏高原湖泊面积变化可分为五种类型和八种亚型,青藏高原大多数湖泊面积处于增长趋势,只有少数几个湖泊呈减少趋势,其中孜桂错减少最为明显,以-10.23km~2/a的趋势减少,在1970-2010年里总面积共减少了317.19km~2。色林错面积增加最为明显,以15.1km~2/a的趋势增加,在1970-2010年里总面积共增加646.88km~2。(2)对青藏高原46个典型湖泊的水位进行分析,基于时间异质性,青藏高原湖泊水位变化可分为三种类型和四种亚型,青藏高原大多数湖泊水位处于上升趋势,只有少数几个湖泊呈下降趋势,其中库塞湖上升速率最快,以0.9m/a的趋势上升,在2000-2018年里水位共上升了9.56m。错愕水位下降速率最快,以0.99m/a的趋势下降,但总体水位变化不大;其次是卓乃湖以0.84m/a的速率下降,在2000-2018年里水位共下降了11.64m。(3)对青藏高原55个典型湖泊的水量进行分析,大多数湖泊都在迅速扩张,例如色林错在研究期间以1.22Gt/yr的速度增长,而库塞湖由于洪水而突然膨胀,2011年获得了5.05Gt的水,在研究期间以0.31Gt/yr的速度增长。而处于库塞湖上游的卓乃湖则变化相反,在研究的55个湖泊中萎缩最明显,在研究期间以-0.2Gt/yr的速度减少。出现萎缩的湖泊仅有9个,占总研究湖泊个数的16%。(4)对不同类别流域的湖泊面积、面积、水量分析,各类别流域的湖泊面积、水位、水量变化基本一致,面积增加的同时,水位和水量也在上升。对于不同流域的湖泊面积变化,无冰川有溪流流域在1970-2010四个时期中的面积变化率均高于有冰川无溪流流域和有冰川有溪流流域,说明溪流对湖泊面积变化的影响大于冰川对湖泊面积变化的影响,对于不同流域的湖泊水位变化,其中仅靠溪流补给的无冰川有溪流流域湖泊水位变化率均高于有冰川补给的湖泊,说明湖泊水位变化的影响中,溪流对湖泊的补给占主要因素,而冰川对水位变化的影响比较小。(5)青藏高原湖泊面积、水位、水量的变化受到多种因素影响,其中气温和降水是两个非常重要的因素。青藏高原年均气温自1970年起到2018年间整体呈现显著增长趋势,年降水量也呈增长趋势;从不同类别流域湖泊面积、水位、水量整体变化情况与年均温度和年降水量变化率之间的变化趋势情况来看,气温的变化同湖泊面积、湖泊水位、湖泊水量变化趋势更加一致。
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