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冰川不仅是气候变化的敏感指示器,而且是主要的淡水资源,被称为“天然的固态水库”,直接影响着全球气候变化、区域水循环、局部生态环境及当地居民的生产生活。高亚洲地区发育了众多的山地冰川,素有“亚洲水塔”的美誉,是世界的“第三极”。受全球气候变暖的影响,过去20年,该地区冰川物质呈现负平衡状态,且具有明显的空间分布差异。尽管已有研究在流域和区域尺度上估算了该地区的冰川消融量,由于受到数据和技术的制约,难以获取年际间且高分辨率的冰川物质平衡信息。同时,针对决定该地区冰川短波反照率的长期时空特征以及与物质平衡的相互关系研究仍然较少。卫星遥感技术的飞速发展,使得获取高分辨率的冰川物质平衡产品成为可能,而卫星的长期观测为获取冰川反照率长期时空特征提供了数据支撑。本文首先通过增加冰川表面的匹配点,改进了资源三号三线阵立体像对(Zi Yuan-3/ThreeLine-Array,ZY-3/TLA)数据提取和构建冰川表面数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)的方法,进而获取和估算了念青唐古拉山地区的冰川物质平衡变化;其次,通过构建适用于冰川表面反射率的各向异性参数化校正模型,改进了冰川反照率反演的适用性和精度,并用该方法分别在流域和区域尺度上分析了高亚洲地区冰川反照率的时空变化特征;最后,在多空间尺度上分析了冰川反照率和物质平衡的时空对应关系。主要研究成果如下:(1)改进的ZY-3/TLA数据提取冰川DEM的方法精度更高。通过半全局匹配算法(SGM)和在点云尺度上进行去噪及融合处理,获得了高分辨率的ZY-3冰川DEM及其变化的数据产品。与过去的方法相比,本方法使得冰川表面有效点云密度和覆盖区域增加了约25%,能够生成5 m分辨率的冰川高程及其变化的数据产品,且可以捕捉更多冰川高程变化的空间细节。(2)2000–2017念青唐古拉山西段和东段的冰川呈现为物质损失状态。ZY-3冰川物质平衡结果显示:2000年之后,西段和东段冰川都经历了物质损失,且2013年之后冰川表现为加速消融趋势。两区域物质平衡空间分布及消融速率不同:2000–2017年,东段冰川的物质损失速率快于西段冰川,该时期内西段积累区的冰川表现为明显的物质增加;而东段积累区的冰川则基本处于稳定状态。西段和东段冰川在2000–2017年的物质平衡分别为–0.30±0.19 m w.e.a-1和–0.56±0.20 m w.e.a-1。(3)改进的冰川反照率遥感反演方法的适用性和精度显著提高。针对冰雪表面反射率的各向异性反射特性,利用冰面和雪面的机载BRDF观测数据,构建了适用于冰川表面反射率的各向异性参数化校正模型,从而提高了冰川反照率的反演精度。并成功将该算法植入到Google Earth Engine平台,实现了大数据处理能力。与现有的方法相比,本研究提出的反演方法得到的L8/OLI反照率与实测值具有较好的一致性且精度更高,绝对误差为0.02;与现有的MODIS官方反照率产品MCD43A3相比,本方法利用MODIS波段反射率反演的反照率绝对精度更高,且能够更好地捕捉冰川反照率随时间变化的波动性。(4)念青唐古拉山西段冰川反照率表现为明显的下降趋势。念青唐古拉山西段冰川的反照率在2001–2019年经历了较大的波动,平均反照率为0.552±0.002;反照率表现为明显的下降趋势,下降速率为0.0044±2.2×10-5a-1,与2001年相比,2019年的反照率减小了约9.2%,其中夏季和秋季反照率下降最快,春季最慢。由于冰川物质的持续损失和零平衡线高度(Equilibrium Line Altitude,ELA)的逐渐上升使得ELA附近的反照率下降最快。温度的上升和降水的减少是该地区冰川反照率下降的主要原因,同时,污染物沉降的逐年增多进一步加剧了该地区春季和冬季冰川反照率的下降速率。(5)高亚洲各区域冰川反照率的在过去20年及在未来气候情景下呈现为显著的时空差异特征。高亚洲地区2001–2019年冰川反照率的结果显示:整个地区的平均反照率为0.554,变化速率的范围为-0.0020–0.0007a-1,表明变化趋势具有明显的空间差异。西风影响较强的区域(帕米尔、喀喇昆仑、昆仑及喜马拉雅西段地区)反照率较高且表现为稳定或增加趋势,而季风影响较强的区域(喜马拉雅中段和东段、藏东南及横断山地区)反照率较低且表现为显著下降趋势;整个高亚洲地区秋季反照率下降的最快,冬季和夏季次之,春季的反照率表现为上升趋势。另外,过去20年,喜马拉雅山脉南坡和北坡反照率的变化速率由西到东都表现为由上升到下降,且下降速率逐渐变快,但两区域反照率变化速率的差异由西到东则经历了由相似到“南下降快北下降慢”再到相似的过程。各区域中,雪量、雪盖面积和气温是其反照率变化的主导因素,人类活动主要影响喜马拉雅中段和东段、青藏高原内陆地区的冰川反照率。到本世纪末(2100年),如果走可持续发展路径及严格执行控温目标,高亚洲各区域的冰川反照率大多将会保持稳定或者上升趋势;相反,如果走高排放路径,几乎所有高亚洲区域的反照率都表现为明显的下降趋势,且污染物对于冰川反照率的影响会显著增大。(6)冰川反照率与物质平衡的时空关系在多尺度上既有一致性又有对立性。冰川尺度上,物质平衡的变化与反照率及短波辐射的变化在大多数年份具有明显的对应关系,即物质损失较大的年份通常反照率较低,反之亦然;念青唐古拉山西段冰川反照率与物质平衡在空间和时间维度上都具有明显的对应关系;高亚洲各区域冰川反照率与物质平衡的对应关系不尽相同,整体上,在物质损失严重的区域(天山、喜马拉雅中段和东段、藏东南及横断山地区),两者的线性关系较为明显,而在物质略微损失或者增加的区域(帕米尔、喀喇昆仑、昆仑及兴都库什),两者没有明显的对应关系。