随着全球气候普遍变暖造成冰川的变化引起一系列环境问题, 冰川研究一直受中国政府和学术界关注。喀喇昆仑山脉是全球山地冰川最为发育的地区之一, 国内外科学工作者曾对喀喇昆仑山进行过多次科学考察和探险活动。特别是经过编制中国第二次冰川编目数据集, 该区中国境内的冰川资源分布以及变化状况有了详实资料。然而, 作为中国和克什米尔分界的特殊地理位置, 该区境外地区的冰川分布及其变化资料相对匮乏。为此, 笔者基于中国地质调查局下达的“ 全国边海防地区基础地质遥感调查” 项目, 结合前人研究, 利用遥感与地理信息系统相结合的技术手段, 对喀喇昆仑山脉现代冰川分布及变化特征进行了调查。为我国西部边海防地区水资源的开发利用和冰雪灾害的防治等提供科学依据。

山谷冰川和冰斗冰川是区内冰川的主要类型。山谷冰川多为复合形冰川, 由多条支冰川构成, 来自不同源头的冰流, 由于组成表碛的岩性不同, 颜色、厚度有异, 冰流间界线非常清晰^{[3, 4]}。冰斗冰川为山脉的主脊两侧洼地中的冰川, 轮廓近似圈椅形或三角形, 表面微凹, 向粒雪盆出口方向缓缓倾斜, 而其他3个方向都由陡峭山坡环绕。

采用人机交互式解译对区内不同类型冰川进行信息提取。首先, 利用卫星遥感影像判别冰川是否存在; 然后, 进行冰川边界解译, 准确勾勒出冰川区山脊线矢量数据; 最后, 整理得到各单条冰川的矢量数据。以保证冰川轮廓(尤其是表碛覆盖区)的准确识别。冰舌末端形状是冰川进退变化趋势的良好标志^[5], 利用遥感数据直观和宏观的特征, 通过提取冰舌末端的形状, 可以确定表碛下冰舌的前进或后退情况; 另外, 根据冰舌上裸冰的长度变化可直接判定区内冰川的演变状况。

本研究共调查了1 373处冰川, 其中中国境内有554处, 境外克什米尔印控区有819处。基本查明了区内冰川面积、分布特征和变化状况, 为我国西部边海防地区水资源的开发利用和冰雪灾害的防治等提供了科学依据^{[4, 5]}。

按照国际冰川编目规范的水系划分原则, 喀喇昆仑山中国境内冰川属于塔里木内流水系, 喀喇昆仑山克什米尔印控区冰川属于印度河流水系^{[6, 7]}。克什米尔印控区冰川规模相对较大, 而中国境内山体相对都比较低矮, 而且山脉范围也较小, 一般海拔在6 000 m左右, 冰川规模较小(图1)。

图1

Fig.1

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图1 研究区喀喇昆仑山现代冰川分布遥感解译Fig.1 Remote sensing interpretation about modern glaciers distribution of Karakoram Mountain Range in the study area

由于全球气候变暖, 冰川普遍呈现退缩的现象。根据区内喀喇昆仑山2期遥感数据上冰川变化信息提取对比分析, 发现区内的冰川末端以退缩和较为稳定为主, 少量冰川末端存在前进的现象。这一调查结果与Hewitt^{[9, 10]}和Iturrizaga^[11]发现的 20世纪90年代以来喀喇昆仑山中部的部分大型山谷冰川末端的前进和跃动现象相符合。

通过对2000年ETM数据和2013年Landsat 8数据相比, 中国境内喀喇昆仑山雪被覆盖率较小, 冰川的发育规模较小, 冰川面积整体呈现为减少变化趋势, 相对变化率不大。以团结峰东北坡2条相邻的冰川(中国第二次冰川编目冰川编码为G078657E35215N和G078688E35224N)为例(图2), 2000年冰川面积分别为3.051 km²和8.903 km², 2013年冰川面积分别为3.043 km²和8.773 km², 13 a间冰川面积分别减少了0.008 km²和0.013 km²。

图2

Fig.2

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图2 喀喇昆仑山(境内)现代冰川变化Fig.2 Modern glacier variation of Karakoram Mountain Range in our country

境外克什米尔印控区雪被覆盖率变化较大, 冰川发育数量多、类型齐全、冰川面积变化较大。规模较小的冰川类型为冰斗冰川、悬冰川及坡面冰川, 呈面状退缩, 以面积减少现象为主; 规模大且有较长冰舌的山谷冰川, 冰舌末端以退缩为主, 少量存在冰川前进或跃动现象, 冰舌长度增加。以克吉克空姆丹冰川及南侧相邻的冰川为例(图3), 克吉克空姆丹南侧相邻支冰川遥感特征显示, 冰舌形状为明显的前进状, 冰舌终碛垄上的碎屑物具有明显的向前扩张现象。根据2期监测结果相比较, 2013年比2000年冰舌最大前进的距离约1 050 m左右, 冰川面积有增大趋势, 增大了0.74 km²。克吉克空姆丹主冰川遥感影像显示, 冰舌形状为明显的退缩状, 冰舌上的变短和窄, 冰舌终碛垄上的碎屑物具有明显的向后退缩现象。2013年比2000年冰舌退缩的距离约455 m, 冰川面积减少了2.98 km²。

图3

Fig.3

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图3 喀喇昆仑山(境外)现代冰川变化Fig.3 Modern glacier variation of Karakoram Mountain Range in outside China

冰川退缩是由于气温上升导致的冰川消融速率大于积累速率引起的, 也就是支出大于收入, 导致冰川末端缩短或面积减小; 对那些面积稳定或变化较小的冰川, 冰川退缩可能更多地体现在厚度减小或冰量减少上; 对少量的前进冰川来说, 可能与冰川积累区粒雪盆处降水量不均匀地增加^{[12, 13, 14, 15, 16]}, 导致雪崩频发, 冰川物质积累持续或突然增加, 引起冰川末端的前进或跃动, 或与气温上升导致冰川融水增多, 减少了冰川底部与岩石的摩擦力, 进而引起冰川的运动速度加快有关。同时冰川的变化还与冰川规模、形态、雪被覆盖率以及周边的地质、地貌等密切相关。

(1)受降水、坡向及山体的山势影响, 境外克什米尔印控区冰川更为发育, 且规模较大; 而中国境内冰川规模均较小。

(2)冰川主要发育在北东坡, 南西坡占小部分。NE和SE朝向冰川分布数量多, 规模最大; N和NW朝向的冰川占据次要位置, 冰川规模次之; S和SW的冰川数量较少, EW朝向的冰川数量大致相当, 冰川规模最小; 山谷冰川和冰斗冰川是区内冰川的主要类型。

(3)冰川演变除受气温、降水量和冰川规模影响外, 可能还与冰川类型、分布、雪被覆盖率以及周边的地质、地貌等密切相关。

(4)研究区范围内喀喇昆仑山境内冰川面积整体呈现为减少变化趋势, 相对变化率不大。境外克什米尔印控区冰川面积变化较大, 规模较小的冰川呈面状退缩, 面积减少; 规模大且有较长冰舌的山谷冰川, 冰舌末端以退缩为主, 少量存在冰川前进或跃动现象, 冰舌长度增加。