科其喀尔冰川动力变化遥感监测及其对气候变化的响应研究

Glacier flow velocity is an important indicator of glacier dynamics, the tongues of valley glaciers were to be debris-covered due to slowdown flow velocity with the weakening dynamics for continuing retreating of valley glaciers.Response process of mountain glaciers to climate change is mainly controled by glacier dynamics status, The change of glacier flux in specific transect controled by glacier flow velocity leads to the glacier morphology change to adapt to a changed climate conditions.It's the evolution of glacier debris-cover that makes the relationship between galcier dynamics change and surface morpgology change and response to climate change more complicated. Understanding the relationship helps assess the regional climate change and glacier water resources.In the proposal, Koxkar glacier-the big debris-covered glacier is to be selected as object of study.Methods combining remote sensing and field works are to be employed to obtain the glacier surface digital elevation models, surface flow velocities and glacier surface morphologies, and synthesis of these informations to identify the glacier dynamics status is provided.The glacier thickness is to be calculated using glacier flow law based on galcier surface flow velocities; and the glacier flux at the specific transects is estimated based on former calculations.The research will provide a vital resortment to assess regional climate change and glacier water resources by analyzing relationship between galcier morphology and flux and their responses to climate change.

冰川流速是冰川动力状况的重要标志，山谷冰川的持续消退导致冰川动力减弱，流速减缓使得冰舌逐渐为表碛所覆盖；山地冰川对气候变化的响应过程受冰川动力控制，冰川运动速度控制冰量输送变化而最终引起冰川形态等变化以适应新的气候条件；表碛覆盖的演化使得冰川动力变化与冰川形态变化关系及对气候变化响应变得复杂，理解这种关系有助于区域气候变化评估与冰川水资源评估。拟申请项目以托木尔峰南坡典型表碛覆盖型冰川-科其喀尔冰川为研究对象，运用遥感与地面观测相结合的方法获取该冰川表面数字高程模型、冰川运动速度、冰川形态及动态变化信息，对其动力特征进行分析；结合冰川流动定律、基于表面运动速度进行冰川厚度估算；在此基础上计算特定横断面冰通量；分析该冰川形态与特定断面冰通量动态变化的关系及对气候变化的响应，可作为冰川对气候变化响应快速评估及进一步研究流域冰川变化及其对流域水资源影响研究的重要手段。

气候变暖背景下，液态降水增加，冰川退缩，固体淡水资源储量减少，冰川灾害时有发生，迫切需要可靠的方法与手段评估冰川储量、动态变化及运动特征。项目主要研究内容包括：1）使用合成孔径雷达数据的特征匹配方法提取冰川时间序列的运动速度，对标记的大漂砾位置进行测量验证冰川运动速度，分析窗口选择大小对流速结果的影响，并分析冰川流速的季节与年际变化；获得比较准确的时间序列的冰川表面流速，结合冰川流动模型对冰川厚度进行计算；获得的升降轨道流速矢量可用于冰川表面形态动态变化研究及物质平衡估计；2）使用时间序列的TanDEM-X/TerraSAR-X数据的差分干涉方法获得时间序列的数字高程模型及年度物质平衡变化，该方法能获得该冰川比较详细的表面高程动态变化，是一种重要的物质平衡及变化研究的基础数据，也可作为冰川动力学模型分析结果的验证；3）使用时间序列的MODIS数据获得了天山及整个高亚洲雪线的位置及变化；4）使用探地雷达及人工开挖相结合的方法获得了科其喀尔冰川表碛厚度分布数据；5）提出一种根据冰川表面流速矢量提取冰流线的方法，可作为冰川动力特征分析的重要参考；发展一种根据遥感图像上特征地物来使用GIS精确计算冰川运动速度的方法，这对于冰川运动速度的估计及方法优化具有重要参考价值。项目获得的冰川运动数据、冰川及表碛厚度分布数据、物质平衡数据及粒雪线位置变化对评估冰川水资源及冰川灾害预警具有重要参考价值。