气候变化条件下中亚高山地区湖泊变化的时空格局与过程研究

干旱/半干旱地区湖泊变化及其对区域气候变化的响应是近年来是湖泊变化研究的热点之一。中亚高山地区的湖泊是气候变化的敏感因子，高山封闭湖泊的扩张或萎缩能更真实地反映区域气候变化的状况。本项目利用Landsat/CBERS资源卫星数据和Topex、Jason 、OSTM、ICESat等卫星测高数据，提取近几十年来中亚高山地区的湖泊面积及水位变化信息，实现对无站点观测区域湖泊变化的监测。在此基础上，分析短时段内湖泊对水位、面积变化的敏感程度，建立一套评价湖泊变化的敏感度指标；并以封闭流域为单元，分析长时段内不同区域、不同类型湖泊变化的时空格局与过程，分析降水、气温和蒸散发等气候因子对湖泊变化的影响程度，力求掌握人类活动干扰较小的情况下中亚高山区湖泊对气候变化的响应机制。

中亚高山地区受人类活动的影响较小，山区湖泊是气候变化的敏感指示器。在中国新疆及中亚五国范围内分布着4个巨大的山系，从北至南分布为阿尔泰山、天山、喀喇昆仑山和昆仑山。由于复杂的冰川地形和地质构造，这些高山地区形成了数量众多的小型冰湖和大型构造型内陆湖泊。项目完成了以下几个研究内容：1）发展了一套复杂地形条件下的水体要素的遥感自动化信息提取的技术体系，利用资源卫星遥感数据提取了近几十年来中亚高山地区湖泊的数量、面积变化制图，利用卫星测高和实地观测资料制作了典型湖泊的水位变化产品；2）开展了湖泊野外考察，建立了天池、喀纳斯和赛里木湖3个高山湖泊水位遥测站点，实现了对无观测资料湖泊的定点观测；3）分析了近几十年来高山湖泊的时空变化过程和格局，并结合气候、生态环境因素试图解释湖泊时空变化的驱动型因素。4）发表了10篇核心期刊论文，其中SCI检索3篇，EI检索3篇，核心期刊4篇，并完成了2个专利申请和3个软件著作权。项目的主要研究结论如下：近20年来，4大山系的高山湖泊的数量和面积整体上都出现了较大的增长，从不同山系直接相互比较可知，昆仑山和天山地区的湖泊数量与湖泊面积增长显著，而阿尔泰山和喀喇昆仑山只有微弱的增长。从湖泊增长的类型来看，昆仑山面积和数量显著增加的是冻土区域的湖泊，而天山、喀喇昆仑山和阿尔泰山是冰川末端湖；大型构造湖如马尔卡科尔湖、伊塞克湖、赛里木湖、喀拉湖和阿牙克库木湖都出现了明显的面积和水位增长。从湖泊水位变化来看，山区湖泊呈现3种特征，构造湖泊大多为封闭型湖泊，年际水位呈缓慢的上升趋势，年内变化小，最大不超过0.5m，而冰川堰塞湖如喀纳斯湖、天池等开放型湖泊，水位的年际变化较小，而年内最大水位差高达4-9m。从湖泊变化的原因来看，降水是湖泊变化的主要原因，昆仑山近20年来降水出现了成倍的增加，而阿尔泰山降水有减少的趋势，湖泊的总体变化区域与降水相同。冰川是局部地区湖泊数量和面积增长的主要因素，天山和喀喇昆仑山地区冰川退化加速，新增了数百个冰川末端湖，已有的湖泊面积显著增加。而阿尔泰山由于冰川规模小，新增的湖泊数量小。因此，近几十年来，不同山系的湖泊受降水变化和冰川加速消退的影响，总体变化趋势都呈增长的趋势，而增幅受降水分、冰川规模大小和海拔高度的影响不尽相同，昆仑山和天山变化幅度大，而阿尔泰山和喀喇昆仑山相对平稳。