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        冰川厚度模擬及物質平衡線高度計算

        2020-03-03 06:12:08
        福建質量管理 2020年3期
        關鍵詞:研究

        (遼寧師范大學地理科學學院 遼寧 大連 116029)

        引言

        冰川是重要的水資源,當前青藏高原冰川退化速度加快,水資源形勢變得嚴峻。依托遙感影像和高分辨率數字高程模型(DEM)等手段研究冰川厚度特征、估算冰川儲量,可以反映一定時期內冰川厚度及體積等特征。冰川物質平衡線高度(ELA)是冰川積累區(qū)與消融區(qū)的界線,它與冰川發(fā)育氣候條件之間存在著密切關系[1],因此平衡線高度研究在冰川與氣候關系研究方面也有重要意義。

        一、研究區(qū)概況

        研究區(qū)位于昌都地區(qū)八宿縣北部境內,本文選擇該區(qū)域內面積最大的現(xiàn)代冰川為研究對象。該冰川分東西兩支,最大長度為1.4km,面積約為1.45km2,海拔分布范圍為5160~5560m,東支冰川表面平均坡度為18.6°,西支冰川表面平均坡度為17.4°。

        二、研究方法

        基于Nye的冰川動力學方程1981年Schilling and Hollin提出的縱剖線模型[2-3],假設冰川為理想塑性體,冰川厚度(h)可以表示為:

        式中:ρ為冰川密度,g為重力加速度,α為冰川表面坡度,τb為基底剪應力,f為形狀因子。依據該模型,Pellitero等在2016年開發(fā)冰川規(guī)模重建的Arcgis工具箱GLARE[4]。

        冰川物質平衡線高度的波動是冰川響應氣候變化的一個重要指標。本文使用積累區(qū)面積比率法(AAR)、面積高程平衡率法(AABR)計算物質平衡線高度。AAR法是通過確定穩(wěn)態(tài)環(huán)境下冰川積累區(qū)面積占整個冰川面積比率值得到ELA。AABR法是利用冰川消融區(qū)和積累區(qū)物質平衡梯度的比值(BR值)計算ELA[5]。Poter(2000)認為一般山谷冰川AAR值為0.65±0.05[6]。Rea(2009)計算全球65條冰川的物質平衡,發(fā)現(xiàn)BR值平均為1.75±0.71[7]。在本文中基于以上經驗值來計算本區(qū)的冰川物質平衡線高度。

        三、結果與討論

        基于landsat8遙感影像提取的冰川邊界,使用GLARE工具自動生成中流線,并計算出中流線上冰川厚度,運用了Kring插值法得到整條冰川厚度數據(如圖1)。結果顯示:該冰川冰川平均厚度為52m,最大厚度為150m。東支冰川冰流在海拔5300m附近匯聚,西支冰川在5400~5500m處匯聚,這些區(qū)域冰川向下侵蝕作用強烈,在冰川長期侵蝕下,底部基巖將產生圍椅狀的洼地。

        圖1 冰川厚度分布

        表1 冰川物質平衡線高度計算結果

        基于AAR法與AABR法計算出研究區(qū)物質平衡線高度在5355~5385m。由冰川物質平衡線可劃分出冰川此時的積累區(qū)占冰川面積的72.4%~85.0%。平衡線高度變化反映冰川物質平衡波動,而較大面積的積累區(qū)有利于冰川的積累。物質平衡線高度隨季節(jié)波動很大,一般情況下,夏季會升高,冬季會降低。該冰川最大高程為5560m,與冰川物質平衡線高差在200m左右,即使在夏季平衡線高度也不會超過冰川的上界。

        四、結論

        (1)基于遙感影像獲得該冰川邊界位置,該冰川面積為1.45 km2。利用GLARE工具模擬得到冰川平均厚度為37m,最大冰川厚度為150m,冰川儲量約為0.054km3。

        (2)依據冰川表面高程分布,使用AAR法與AABR法計算該地現(xiàn)代冰川物質平衡線高度為5355~5385m。

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