天山冰川储量变化和面积变化关系分析研究

Changes of glacier volume are directly related to the changes of glacial water resources and contribution of glacier changes to river runoff. However, observation of glacier volume change is more difficult than area change. Therefore, it is urgent to conduct the thorough research of the relation between glacier volume change and area change so as to estimate glacier volume change from easily surveyed area change. In view of this, the main object of this study is to make quantitative investigation on the relation of glacier volume change and area change, and analyze the forming mechanism with the support of GPR-3S technology, based on the supplementary observation and available data of 12 glaciers in the Tian Shan. Then, the scaling relation of glacier volume change and area change, suited for current climate condition and response process of glaciers, is established using statistical method for the purpose of estimating glacier volume change from area change, which sets a basis for the impact assessments of glacier changes to hydrology and water resources in Xinjiang Uygur Autonomous Region. Furthermore, study of the relation provides important reference for the establishment and modification of the empirical formula for estimating glacier volume.

冰川储量的变化与冰川水资源量的变化以及冰川对河川径流的贡献量密切相关。然而，冰川储量变化的观测要比冰川面积变化复杂的多。因此，亟待在冰川储量变化和面积变化关系方面开展深入的研究，以期通过比较容易获得的冰川面积变化来估算冰川储量的变化。本项目拟选择天山12条代表性冰川，在GPR-3S技术集成系统支持下，通过补充观测，结合已有数据，定量研究近50年天山冰川储量变化和面积变化的相互关系，并对其机理进行分析。在此基础上，利用统计方法，建立适合于目前气候条件和冰川响应过程的冰川储量变化-面积变化公式，实现通过测定冰川面积变化来估算冰川储量变化的目的，为评估新疆冰川变化对水文、水资源的影响奠定基础。该方面研究，还可以为冰川储量估算经验公式的建立和修正提供参考依据。

冰川储量变化研究是目前国际热点难点问题之一。冰川储量的变化直接关系到冰川水资源量的变化以及冰川对河川径流的贡献量，然而，相关研究还很薄弱。冰川储量变化由面积和厚度变化共同决定。面积变化是相对较易观测的参量之一，对于单条冰川，可以利用实地测绘的方法，对于大范围多条冰川，则可通过遥感手段获得。冰川厚度变化的获得要复杂得多，需要获得不同时期冰川厚度或者冰川表面高程的变化资料。然而，通过野外实地测量冰川厚度或表面高程，不仅耗时费力，而且只能在有限的冰川上、很小的范围开展。因此，本项目通过对冰川储量变化和面积变化的深入研究，试图建立适合于目前气候条件和冰川响应过程的冰川储量变化和面积变化的关系式，实现通过测定冰川面积变化来估算冰川储量变化的目的，为评估新疆冰川水文、水资源变化提供参考。鉴于此，项目基于天山重点监测冰川资料，开展了如下两方面研究工作，取得显著进展：（1）详细分析了天山冰川储量和面积变化及其空间差异和机理。研究表明，在气候变化背景下，天山冰川快速退缩，过去50年冰川平均面积减少约20%。总体上天山中部冰川面积减小比东部和西部较大。冰川变化对水资源的影响在不同流域，由于冰川分布的差异、冰川变化的特点和冰川融水径流量的比例不同而有所差异；（2）深入探讨了天山冰川储量变化和面积变化关系。基于天山监测冰川资料和已有研究结果，通过统计分析，探讨冰川储量变化和面积变化的相互关系。研究表明，天山冰川储量变化与面积变化具有线性关系，其相关系数为0.67~0.70。加入其它山区冰川样本以后，相关系数并没有提高。其原因在于，一方面对冰川变化监测和冰川储量估算存在误差，另一方面不同的冰川区，由于冰川的类型、规模及区域气候特征的差异，冰川变化对气候变化响应的敏感程度不同。因此，未来不仅需要更多更准确的冰川储量估算，还需要按冰川形态类型和区域分别研究。在本项目支持下，共发表学术论文22篇，其中SCI收录14篇。