天山山脉冰雪覆盖时空演变特征与情景模拟
随着气候变暖形势不断严峻,全球冰川快速退缩,冰雪面积加速消融。冰雪作为气候变化的灵敏指示器,不仅能反映区域与全球气候间关系,还能体现局部天气特点,大范围冰雪变化还会对天气、生态环境和水资源利用造成重大影响。拥有新疆“湿岛”美誉的天山山脉,不仅是我国最大的现代冰川作用区之一,孕育了数条冰川,更是我国西北干旱地区的重要冰雪分布区,其冰雪变化对新疆独特的山地-绿洲-荒漠生态环境格局的形成有着决定性作用,其重要性不言而喻。对于干旱区而言,冰雪是一种极为重要的自然资源,其季节性冰雪融水不仅是多条江河径流的补给来源,更是当地居民生产生活的重要淡水资源,可以说是干旱区淡水资源的储藏库和生命保障地。对南疆地区而言,天山山脉的冰雪融水对其农业生产发展有着关键性作用,被誉为“南疆水塔”,可以说是南疆干旱区绿洲农业文明赖以生存和发展的生命线。故本研究选取天山山脉为研究区,利用谷歌地球引擎（Google Earth Engine,GEE）遥感数据处理云平台,对基于多源遥感数据的天山山脉典型年份冰雪覆盖时空演变特征展开研究,提取了归一化积雪指数（NDSI）、冰雪覆盖率（FSC）、冰雪覆盖面积（SCA）和雪线（SL）等多个冰雪参数。再者,由此分析天山山脉多年雪盖面积（SCA）空间分布格局及年际变化趋势,掌握雪盖面积（SCA）多年时空变化规律。最后,对天山山脉未来30年雪盖面积（SCA）的空间分布进行情景模拟,探究其未来发展和变化趋势,这对我国西北干旱地区,尤其是南疆干旱地区的雪水资源可持续利用、气候环境变化、冰雪灾害预测预警等均具有重要现实价值与重大研究意义。本研究主要结论如下:（1）通过选定2018年为典型年份开展天山山脉年内冰雪覆盖时空演变特征研究,发现NDSI高值区主要位于中天山区,包括托木尔峰、汗腾格里峰、博罗科努山脉等地区。对于整个天山山脉而言,2018年全年均有冰雪覆盖,冰雪覆盖面积（SCA）在1-2月达到最大,7-8月份达到最小。同时,冰雪覆盖空间分布中天山区＞东天山区＞西天山区,且中天山区以永久性冰雪为主,东天山区永久性冰雪和季节性冰雪皆有,而西天山区以季节性冰雪为主。此外,研究还发现当海拔高度相同时,南坡雪线会高于北坡雪线,2018年天山山脉的瞬时雪线位为1150m,融雪末期雪线位为5250m。（2）通过绘制天山山脉30年冰雪覆盖面积（SCA）年际变化曲线发现,多年平均雪盖面积呈下降趋势,并且年际间波动存在一定的周期性。同时,30年间天山山脉有雪区域总体呈扩张趋势,无雪区域不断缩减,且大部分有雪区域为季节性冰雪区,少部分为永久冰雪区。此外,有雪区域与季节性冰雪区均呈现扩张态势,但永久冰雪区呈缩减态势,表明天山山脉多年冰雪变化由季节性冰雪所主导,且永久性冰雪正在不断融化并逐渐转化为季节性冰雪。（3）基于天山山脉过去30年雪盖面积（SCA）空间分布规律,探索性尝试利用CA-Markov模型对未来30年雪盖面积空间分布进行情景模拟。研究发现,对于未来10-30年的冰雪覆盖变化发展而言,以微量、少量冰雪覆盖区域发生状态转移为主,中量、大量冰雪覆盖区域并未产生较大变动。
- 作者：
- 王明玥
- 学位授予单位：
- 塔里木大学
- 授予学位：
- 博士
- 学位年度：
- 2022年
- 导师姓名：
- 彭杰
- 中图分类号：
- P343.6
- 关键词：
- 天山山脉；冰雪覆盖；遥感监测；动态变化；情景模拟
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