冰川是气候变化的天然指示器。冰川物质平衡是联结冰川波动与气候变化的关键因子,是冰川对气候变化的直接反应。因此开展冰川物质平衡的观测与模拟,进行物质平衡与气候要素关系的相关研究,从而揭示出冰川消融机理和水循环规律,可以为其所在区域水资源的调查和评估提供科学依据。在冰川/积雪研究中,遥感技术因其宏观、综合、动态和快速等优越性,被科学家们广泛地应用于冰冻圈的全球性变化动态监测,为缺乏传统冰川学方法地区的冰川物质平衡监测提供了有力的研究手段。本文以乌鲁木齐河源1号冰川(以下简称乌源1号冰川)、老虎沟12号冰川、七一冰川为例,基于SNOWMAP算法和积累区面积比率法,利用Landsat和Sentinel-2号遥感数据、数字高程模型(Digital Elevation Model-DEM)和野外观测数据(物质平衡、平衡线高度和积累区面积比率)等资料系统完成了研究期间(1989-2018)的冰川平衡线高度、积累区面积比率和物质平衡的监测。在此基础上,结合气温、降水量等数据,分析了冰川物质平衡变化对气候的响应,并对遥感方法和积累区面积比率法在此区域的可行性及应用性进行了分析论证和初步的探索。已有研究表明消融期末积累区面积比率对物质平衡具有很好的指示意义,因此本文利用乌源1号冰川1960-2015年的野外实测冰川资料,建立了积累区面积比率与物质平衡的关系,得出的经验模型用于估算乌源1号冰川的物质平衡。并且天山和祁连山具有类似的气候模式,因此将此经验模型移植到七一冰川和老虎沟12号冰川物质平衡的估算。主要结论如下:(1)以乌源1号冰川为例,根据地面观测和遥感估算的平衡线高度、积累区面积比率的结果,对两者进行了回归分析,回归系数达到了0.8以上,二者相关性良好,表明遥感估算的雪线高度可以指示平衡线高度的变化。(2)以乌源1号冰川为例,基于积累区面积比率法模拟的物质平衡可以反映其年际变化特征,具有很好的一致性,统计分析表明,相关系数为0.88,决定系数(R~2)约0.77,均方根误差(RMSE)约165.44 mm w.e.。(3)研究期内,乌源1号冰川物质平衡呈降低趋势,表明冰川呈退缩状态,累积物质平衡达-8290.7 mm w.e.,年均物质平衡介于--267~-1034 mm w.e.之间。从2002年到2012年,乌源1号冰川消融速率相对较慢,2012-2018年消融速度加快;七一冰川冰川物质平衡在1989~2017年研究期间内呈降低趋势,冰川呈退缩状态,累积物质平衡达-5839 mm w.e.,年均物质平衡介于105.8~-1147mm w.e.之间;老虎沟12号冰川物质平衡在2013~2018年呈降低趋势,冰川呈退缩状态,累积物质平衡达-1616.1 mm w.e.,年均物质平衡介于206~-480.7mm w.e.之间。(4)以乌源1号冰川为例,从物质平衡对夏季温度和年降水量的敏感性可以看出,夏季温度是影响物质平衡变化的主要气候因素。如果年降水量恒定,夏季温度上升(或下降)1℃,则物质平衡将减少(上升)约144.9 mm w.e.;如果夏季温度恒定,年降水量增加(或减少)100毫米,那么物质平衡将增加(或下降)约35 mm w.e.。