摘要
雅鲁藏布江是全球海拔最高的大河，其流域位于青藏高原南部，受印度季风和盛行西风的共同影响，造就了多元的气候类型，发育形成了我国面积最大的海洋型冰川。在全球气候变暖的背景下，雅鲁藏布江流域尤其是下游藏东南地区冰川持续消融，造成径流水量增加，并引发洪水、泥石流等自然灾害。研究雅鲁藏布江流域冰川，掌握其变化趋势与特征，对区域生态环境治理、灾害预警等具有重要意义，也可为区域气候变化研究提供科学证据。冰川区域高寒缺氧，人类不便到达，对冰川的现场监测一直困难重重。卫星遥感为冰川监测提供快捷高效的技术手段，尤其是光学、SAR、激光等遥感技术的联合应用，为冰川监测提供了包括面积、高程变化等综合信息在内的更加丰富的科学数据。近年来，重力卫星技术蓬勃发展并在冰川研究中广泛应用，但受自身分辨率的限制，难以对小范围的冰川实现有效监测，雅鲁藏布江流域冰川规模大、分布集中、消融剧烈，其变化信号易于被重力卫星捕获。本文综合利用卫星重力和光学遥感观测，充分发挥技术综合优势，研究雅鲁藏布江流域冰川变化，实现从大范围到小区域的多尺度监测，并结合气象资料对冰川变化与气候变化的耦合机制进行分析。主要内容及结论如下： （1）利用GRACE、GRACE-Follow-On卫星重力数据和GLDAS水文模型通过水量平衡法反演了雅鲁藏布江流域冰川质量变化，结果显示该地区冰川质量变化呈负增长趋势，其变化速率为-1.21cm/a。在此基础上，为进一步提高监测精度，本文利用正演建模法对泄露信号进行恢复，消除数据质量问题以及处理方法原因造成的观测信号泄露带来的误差，恢复后冰川质量变化速率为-1.45cm/a。其中，2013~2019年的冰川质量亏损速率较大。 （2）通过对雅鲁藏布江流域四个季节温度异常、降水异常和冰川质量变化曲线的比对分析，研究发现了夏季温度异常和冰川质量变化有较好的对应关系，并将对应关系量化为相关系数，其值为-0.52，说明夏季冰川的消融量远远大于冰川的积累，验证了温度升高是雅鲁藏布江流域冰川消融的主因，并实现对其演化细节的监测。 （3）利用Landsat卫星影像提取了雅鲁藏布江流域上游、中游、下游及拉萨河流域内四个典型冰川边界，发现冰川变化剧烈的区域主要发生在冰川边缘，其中念青唐古拉山脉西段冰川面积退缩量最大，2003—2020年这17年间共退缩了95.41km2，年均退缩率为0.91%，雅弄冰川的年均变化率最小，为-0.19%。 （4）GRACE卫星重力和光学遥感技术估计的冰川储量变化结果存在显著差异，并对造成结果不一致的原因进行分析：GRACE卫星观测信号中包含有冰川以外的其它重力信号，其中来自土壤水和GIA的信号可利用已有模型定量化确定后从观测结果中扣除，剩余大部分信号是冰川储量变化引起的，但还包含源于地下水、冻土融水、湖泊水等一些无法定量估计的信号，并因此造成GRACE观测结果存在误差。基于遥感的大地测量法的不足主要在于光学立体相对获取的数字高程模型在海拔较高、地形起伏较大的区域存在估计误差，从而导致基于该方法估算的结果不准确。
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