東亞水環境可持續發展研究中心 (WEEA)

我中心劉時銀高級研究員作為項目負責人牽頭完成《中國第二次冰川編目》

發表時間:2019-03-09 09:46
文章附图

  中國是中、低緯度山地冰川面積最多的國家。西部冰川的九成位於新疆和西藏兩個自治區,剩下的分布在青海、甘肅、四川和雲南四個省份。根據第二次冰川編目顯示,目前,中國有冰川48571條,總面積為51840平方公裏,估算冰川儲量為4494立方千米。相比第壹次冰川編目數據,自上世紀50年代中後期以來,中國西部冰川總體呈現萎縮態勢,面積縮小了18%左右,年均面積縮小243.7平方公裏。其中,位於新疆的阿爾泰山和西藏的岡底斯山的冰川退縮最為顯著,冰川面積縮小均超過三成。

 “近幾十年來,全球氣候的變暖導致世界各地的冰川紛紛表現出退縮狀態。” 中國冰川資源及其變化調查項目專家組組長秦大河院士說。他以雲南省內冰川面積的變化為例指出,證實氣候變暖導致冰川萎縮的事實。“雲南省內冰川面積現為60平方公裏,幾乎只是第壹次冰川編目時的壹半。”

  冰川被譽為“固體水庫”,對河流徑流有“削峰填谷”的作用,可以使河水流量的變化趨於平緩,在幹旱年份不會斷流。針對冰川面積不斷減少,中國冰川資源及其變化調查項目負責人劉時銀研究員表示,冰川面積減少,會影響到它對河流徑流的調節作用。同時冰川的變化也會引發壹系列的生態、環境問題。比如短期內會增加水量、形成冰磧湖,類似於地震後形成的堰塞湖,因有隨時潰決的可能而對下遊形成威脅;長期則會令依賴冰川融水補給水源的地區將受到幹旱威脅。劉時銀呼籲,社會應減少二氧化碳排放量,切實保護地球氣候。

  中國於1978年至2002年開展了第壹次冰川編目工作,為西部水資源的評估與利用、水電開發設計等提供了重要基礎數據。由於近年來冰川出現退縮,已無法反映西部冰川現狀,中國又於2006年啟動了第二次冰川編目,從而也成為世界冰川分布大國中唯壹進行了兩次冰川編目的國家。

  本次發布的中國第二次冰川編目數據對應於我國西部2010年前後的冰川現狀。目前我國西部共有冰川48571條,總面積51840平方千米。2006年起,在以中科院院士秦大河為組長的專家組的指導和項目負責人劉時銀研究員的帶領下,研究人員利用現代遙感和地理信息系統技術,充分利用2006~2010年間的開源Landsat TM和ETM+遙感影像,對中國西部冰川分布現狀進行了系統更新。

  秦大河指出:“冰川編目錄的實質是冰川普查。此次編目結果不僅為全球變暖提供了直接證據,還為我國水資源的利用提供參考依據,更將為我國目前西部開發、重振絲綢之路等重要戰略提供決策支持。”自2011年《中國冰川資源及其變化調查》項目結題驗收以來,第二次冰川編目數據已通過寒區旱區科學數據中心(http://westdc. westgis.ac.cn)提供共享。

  我國第壹次冰川編目始於1978年。當時,在施雅風院士的帶領下,研究人員以上世紀50到80年代的航攝地形圖和航空像片為主要數據源,以手工量算為主要手段進行編目。2002年中國第壹次冰川編目全部完成,總計編制46377條冰川的目錄。


冰川的“户籍”——冰川编目介绍

  眾所周知,在極地和許多高山地區分布大大小小的冰川。這些冰川數以萬計,為它們登記造冊變得十分困難。但是,冰川是氣候變化最敏感、最直接的信息載體,冰川的進退顯著影響著海平面的升降,而且冰川儲存著世界近七成的淡水資源,深刻影響著淡水資源的利用。

  因此,登記全球冰川的信息並且監測它們的變化是壹項意義重大的事。好在,冰川個體所具有的地理學信息和物理學特征,例如地理坐標、高程範圍、規模大小等等,幾乎就是它們獨壹無二的“身份證明 ”。將這些身份信息登記歸檔,就是給予冰川所謂的 “戶籍”——冰川編目。



世界冰川編目(WGI)的發展歷程

      1894年,隨著瑞士蘇黎世第六屆國際地質大會國際冰川委員會的成立,大規模系統冰川監測拉開了序幕。但是事實上由於兩次世界大戰以及全球各地區頻繁的內戰消耗,20世紀上半葉冰川的監測工作幾乎沒有什麽進展,陷入停滯。

      1955年,國際地理物理年(1957-1959)專門委員會首先在關於冰川學和氣候的決議中,要求各國對冰川的位置、高度、面積和體積以及活動情況進行登記。但是此後數年間,這項工作仍然缺乏有效的人才組織和領導。國際水文十年(1965-74)期間,聯合國教科文組織(UNESCO)與國際科學水文學會(IAHS)合作出版了壹系列技術指南,介紹了監測世界冰川的新方法,並呼籲在全球範圍內清點固體形態的淡水資源。1975年國際冰川目錄臨時技術秘書處(TTS)在瑞士設立,正式開啟了世界冰川編目(WGI)的匯編項目。   

  在TTS開始之前的幾年裏,WGI的主要發起人瑞士聯邦理工學院地理系教授Fritz Müller及其工作人員就根據聯合國教科文組織1970年發布的指導方法編制了壹份瑞士冰川編目。瑞士冰川編目的匯編經驗在某種程度上促使TTS改變了1970年的指導方針,並發布了新的《世界冰川目錄數據匯編和組合指南》,主要是增加了冰川高程中值(Median Glacier Elevation)這項參數。然而故事從此並非壹番風順,1980年Fritz Müller因心臟病猝然離世,留下未盡的事業。

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  同時,在資本世界80年代初普遍的經濟衰退使WGI的資助遭遇困境。在這期間,TTS主管的WGI項目和瑞士水利水文和冰川實驗室(VAW/ETHZ)主管的冰川波動永久服務(PSFG)項目合並重組,由ETH主任Wilfried Haeberli領銜,他後來負責起草了IPCC第三次和第五次評估報告。

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  需要了解的是,傳統的冰川編目方法, 不僅費時, 而且代價昂貴, 不論是用直接的野外制圖, 還是通過低空航攝像片判讀都是如此,這在80年代前極大地限制了冰川編目的數據獲取與制圖。20世紀70年代後期,美國的航天技術漸趨成熟,搭載著美國地質調查局(USGS)和國家海洋與大氣局(NOAA)影像衛星的航天器相繼發射,1977年開始應用到冰川衛星圖像采集和制圖工作中。

      1986年TTS改稱世界冰川監測服務處(WGMS) ,組織和協調各國的冰川編目,經費由聯合國環境規劃署(UNEP)和科教文組織及若幹參加國贊助。1989年,具有裏程碑意義的第壹版WGI問世,它所包含的關於冰川的參數信息比世界上任何其他單壹數據源都要多。

      1999年起, USGS基於搭載在Terra衛星上的ASTER傳感器獲取的冰川數據發起了全球陸地冰測量空間(GLIMS)項目3,新的冰川數據庫補充了形狀文件形式的冰川輪廓,稱倫道夫冰川編目(RGI),2017年7月更新至第六版,該數據庫是WGI成果的壹部分,其管理和開發由美國國家冰雪數據中心(NSIDC)負責。

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兩次中國冰川編目(CGI)

  中國是中、低緯度山地冰川面積最多的國家,是除格陵蘭和南極冰蓋之外最重要的冰川集結地,因此我國冰川的調查和編目對本國和世界都是壹項十分重要的基礎性工作。

  我國科技工作者於1958年就以認識到這項工作的重大意義,但由於當時觀測手段的局限,過去出版的冰川條數和面積數據被大大低估了。1978年,在瑞士召開了19個國家參加的國際冰川編目工作會議。經中國科學院和外交部聯合報請國務院批準,決定由當時的中國科學院蘭州冰川凍土研究所所長施雅風率團與會,並代表中國正式承擔中國境內的冰川編目任務,由此開始編制第壹次中國冰川編目(CGI-1)。

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      1988年中國加入世界數據中心,開始收集、交換和共享包括冰川凍土學科在內的科考數據,這也促成了WGI-1989的出版。四十余位科技工作者歷經二十年的艱苦努力,於1999年出版了第壹次中國冰川編目8卷18冊,2002年出版了怒江和瀾滄江、雅魯藏布江和印度河上遊的3卷3冊資料。完成了中國冰川編目的建庫工作。項目科研成果被評為1999年中國基礎科學研究十大新聞之壹。

      CGI-1數據源主要為1950-1980年代的航攝地形圖和航空像片,以手工量算為主要手段完成。然而為適應現代遙感和地理信息系統技術,對冰川變化信息進行實時的監測與挖掘,為我國水資源的利用提供參考依據,更對我國西部開發、重振絲綢之路等重要戰略提供決策支持,中國科學技術部於2006年啟動了題為《中國西部冰川資源及其變化的調查》的項目,旨在匯編中國第二個冰川編目(CGI-2)的大部分內容,同時對CGI-1的成果進行數字化掃描和編譯。在以秦大河院士為組長的專家組的指導和項目負責人劉時銀研究員的帶領下,於2014年發布中國第二次冰川編目。我國成為首個完成兩次冰川編目的國家。

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冰川編目的參數

  自1989年第壹個WGI問世以來,冰川編目就遵循著壹套基本的數據參數,後來的WGI以及各國各地區的冰川編目都援引這壹套參數指標,並依據特殊情況備註額外的參數信息,以做到更加詳實的記錄,更好的服務於水資源利用、氣候變化研究、生態環境建設等等涉及國計民生的領域。

  除了我們可以想見的諸如冰川編號和類型、經緯度、高程、長寬、面積、坡度、坡向等等地理參數外,早期的冰川編目還包含有許多關於當時的航攝照片和數據處理媒介的信息,例如照片類型、拍攝時間、打孔卡(20世紀被廣泛應用的機械計算機數據處理方式)數、打孔卡運行次數等等。後來隨著遙感技術和計算機技術的突飛猛進,這些額外的參數信息變成衛星名稱、影像時間等等。

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  第二次中國冰川編目參數表 改編自《中國第二次冰川編目——數據說明》