基于长时间序列遥感的东帕米尔高原冰川运动时空特征研究

Under climate change, glacier motion controls mass transport changes, which further leads to the response of changes in glacier length, area and thickness. However, there are differences on response time and degree for glaciers in different scales and types. For further understanding the mechanism of heterogeneous glacier changes, this project intends to extract glacier velocity in eastern Pamir through multi-source remote sensing data. Subsequently, the long temporal series of glacier velocity is finally reconstructed with the method optimization and accurate control. In addition, the temporal and spatial variation characteristics of glacier motion are analyzed by some methods such as Wavelet Transform, so as to explore the corresponding rules under climate changes. On this basis, the different characteristics of morphologic changes caused by glacier motion are analyzed by combining with the data of glacier change and mass balance. Finally, targeting at the special motion phenomenon of surge glaciers, we will compile the inventory of all surge glaciers in the research area, explore glacier motion characteristics and mechanisms before and after surge, and establish an evolution model of surge glaciers, further studying the identification and development trend of potential surge glaciers. The implementation of this project will not only facilitate exploring the mechanism of glacier motion and heterogeneous glacier change, but also be of important practical significance to the prediction of surge glaciers in the near feature.

在气候变化的影响下，冰川运动速度控制冰量输送变化从而引起冰川长度变化、面积变化、厚度变化的响应，然而不同规模和不同性质的冰川在响应时间和响应程度上具有差异性。为进一步认识其差异性机理，本项目拟以东帕米尔为研究区，利用多源遥感数据对冰川运动速度进行提取，通过方法优化和精度控制，建立冰川运动速度长时间序列。利用小波变换等方法，分析冰川运动时空变化特征，探讨其对气候变化的响应规律。并结合面积变化、物质平衡等数据，探讨冰川运动引起的形态变化差异特征。最后针对跃动冰川特殊运动现象，对研究区所有跃动冰川进行编目，探讨跃动前后运动特征及机理，并对该地区潜在跃动冰川的识别和近期发展趋势进行研究。此项目的开展，不仅有利于探索冰川运动及变化的时空差异响应机制，而且对近期跃动冰川的预测具有重要的现实意义。

冰川运动与冰川物质平衡、冰川厚度、温度状态、冰川水力特征等密切相关。在气候变化的影响下，冰川运动速度控制冰量输送变化从而引起冰川长度变化、面积变化、厚度变化的响应。因此，冰川运动的研究对冰川变化及预测、气候变化等具有重要意义。传统测杆数据无法获取区域尺度范围的冰川运动速度数据，遥感技术的快速发展为冰川运动监测提供了丰富的数据源。鉴于目前缺乏山系尺度冰川运动及变化特征的认识，本项目以东帕米尔高原为研究区，开展了以下工作：1）收集1989-2020年Landsat、Sentinel-1、资源三号、高分一号等遥感数据，利用特征匹配法（偏移量追踪法）建立冰川运动长时间序列遥感监测方法体系，提取东帕米尔高原1989-2020年冰川运动速度数据集；2）分析东帕米尔高原冰川运动速度时空特征研究，揭示冰川运动速度对气候变化的响应规律，并结合冰川编目、冰川高程、物质平衡、气候再分析等数据揭示冰川运动速度及变化的影响因素；3）为了深入探讨“帕米尔-喀喇昆仑山异常”，项目结合历史文献资料和遥感数据，识别了东帕米尔高原共有32条冰川发生过跃动。以克拉牙依拉克冰川和5Y663L0023冰川为例，利用资源三号、高分一号、高分二号、Landsat、ASTER等影像进行了形态变化、高程变化、运动速度的详细分析，探索跃动冰川运动变化的规律，对冰川跃动机理进行解释和构建跃动机制模型，认为克拉牙依拉克冰川跃动是受水文控制的阿拉斯加型跃动，5Y663L0023冰川属于斯瓦尔巴特型跃动，并对近期发展趋势进行了研究。本项目研究结果不仅有利于探索冰川运动及变化的时空差异响应机制，而且对跃动冰川的预测具有重要的现实意义。