基于多源数据的梅里雪山典型冰川变化研究

Meili Snow Mountain is a typical monsoonal temperate glacier region, located between the Nu River and the Lancang River in northwest Yunnan. It is mainly affected by the South Asia monsoons. The climate change is complex and the elevation difference is large. Strengthening the study of glaciers in this area has very important scientific significance in glaciology research. This study selected Meili Snow Mountain as the study area and conducted in-depth research on four valley glaciers with an area greater than 10 km2. Combining multi-source remote sensing data, UAV images, differential GPS, and 3D laser scanner data, the area, ice reserves, and surface velocity of four valley glaciers were analyzed, and the differences in the temporal and spatial variations of glaciers covered by surface sediments and not covered by surface sediments were identified，and revealed that sensitivity of different types of glacier parameters to climate change response; By comparing the glacier surface velocity obtained by the 3D laser scanner with the glacier velocity obtained by SAR inversion, the inversion accuracy is evaluated and a high-precision solution for inverting the surface velocity of the glacier is explored. The comparison of the boundaries of glaciers acquired from UAV images with multi-source remote sensing was used to evaluate the accuracy. Through this study, we can more fully understand the changing characteristics of monsoonal temperate glaciers in the current climate background, and provide scientific basis and basic data for future glaciers research in the Meili Snow Mountain; at the same time, it also provides reference for the local water resources assessment, regional climate change research and the formulation of disaster prevention and mitigation measures.

梅里雪山是典型海洋型冰川区域，位于滇西北的怒江和澜沧江之间，主要受南亚季风影响，气候变化复杂，海拔高差大，加强该区冰川研究在冰川学研究中具有非常重要的科学意义。本研究选取梅里雪山为研究区，对区域内四条面积大于10km2的山谷冰川进行深入研究。结合多源遥感数据、无人机影像、差分GPS和三维激光扫描仪数据，分析四条山谷冰川的面积、冰储量和表面流速变化情况，认识有无表碛物覆盖冰川的时空变化差异，并揭示不同类型冰川对气候变化响应的敏感性；通过三维激光扫描仪获取的冰川表面流速与SAR反演得到的冰川流速对比，评估反演精度，探索高精度反演冰川流速的方案；通过无人机影像获取的冰川边界与多源遥感获取的边界对比分析，评估其精度。通过本研究可以更全面地认识在当前气候背景下海洋型冰川的变化特征，为以后梅里雪山地区冰川研究提供科学依据和基础数据；同时也对当地水资源评估、区域气候变化研究及防灾减灾措施的制定提供参考。

梅里雪山是三江并流区最重要的雪山之一，发育了大量的海洋型冰川。冰川融水为怒江和澜沧江提供了大量的水源，其冰川变化对区域水文和水资源具有重要的影响。基于梅里雪山1981–2017年四个不同时间的Landsat遥感影像，采用支持向量机分类方法结合目视解译方法提取梅里雪山冰川空间分布，分析梅里雪山冰川变化。结合气象数据，分析梅里雪山冰川变化对气候的响应。结果表明：研究区冰川总面积在1981到2017处于持续退缩状态，近40年冰川退缩了30.93km2，占1981年冰川总面积的17.8％，年平均退缩面积为0.83km2/a；气温上升和降水的变化可能是梅里雪山冰川近40年处于退缩的原因。结合冰储量估算的经验公式，1981-2017年间，冰储量减少了7.5km3，年均减小0.21km3。1981-1998年间减少了4.18km3，1998-2009年间减少了3.17km3，2009-2017年间减少较少，仅为0.15km3，和研究区冰川面积变化趋势一致。基于哨兵一号数据，利用偏移跟踪技术提取了2018-2019年梅里雪山明永冰川、斯农冰川、共森龙巴冰川、舍曲河12号冰川的冬夏季冰川运动流速，并分析了冰川流速的空间分布特征和季节变化。结果表明梅里雪山冰川流速相对于国内大多数冰川而言较快，流速最高达140.5m/a左右，高速区主要集中在明永冰川的冰舌部分。2018年冬季的平均流速是94.5m/a，2018年夏季的平均流速是45.9m/a，2019年冬季的平均流速是140.5m/a，2019年夏季的平均流速是51.3m/a。通过对比发现，梅里雪山这四条冰川的流速夏季相对于冬季而言都较慢，而相对于其他三条冰川而言，明永冰川是其中运动较为活跃的一条冰川。冬季流速较快，可能是由于雪崩的因素。在2018-2019年期间，冰川运动速度整体呈上升趋势。利用三维激光扫描仪点云数据进行冰川表面建模，以共森龙巴冰川为研究对象，基于点云数据，分别利用不规则三角网和反距离加权插值算法进行了DEM建模，并分析了两种算法的格网分辨率和插值半径对冰川DEM建模结果的影响。研究的相关数据为区域的水文和水资源提供了基础数据，为相关水资源和旅游开发的决策提供了科学依据。