東北地理所等在氣候變化影響青藏高原湖泊的遙感研究中取得進展

2021-01-13 中國科學院
東北地理所等在氣候變化影響青藏高原湖泊的遙感研究中取得進展

2018-03-15 東北地理與農業生態研究所

【字體:大 中 小】

語音播報

  湖泊是氣候變化的重要指示因子,通過探討湖泊的變化及其對氣候變化的響應,有助於理解區域水循環,並為流域水資源管理提供重要的科學決策依據。作為全球第三極的青藏高原,是我國湖泊的第一大分布區,素有「亞洲水塔」之稱,其變化及其原因(氣候變化、冰川融化、凍土退化)一直是國際青藏高原研究學者關注的熱點。青藏高原湖泊變化不僅對生態環境產生重要影響,而且影響區域歷史宗教文化(如聖湖的變化)。儘管已有一些學者報導了區域湖泊的面積變化特徵,但長時間序列的氣候變化對青藏高原湖泊影響的格局與過程尚不明確。

  中國科學院東北地理與農業生態研究所地理景觀遙感學科組、水環境遙感學科組,與美國和英國的研究團隊合作,利用Landsat系列衛星遙感影像對四個時期(1977、1990、2000、2014)青藏高原的湖泊進行空間製圖,並整合氣象資料、冰川和凍土文獻數據,在流域尺度上將湖泊面積變化、氣候變化、冰川變化和凍土退化的趨勢歸納為4種模式(乾旱指數降低、冰川面積減少、凍土退化、湖泊面積增加;乾旱指數增大、冰川面積減少、凍土退化、湖泊面積增加;乾旱指數增大、冰川面積減少、凍土退化、湖泊面積減少;乾旱指數降低、冰川面積減少、凍土退化、湖泊面積減少),深入探討區域湖泊變化及其主控因素的時空異質性。與我國北方乾旱區和極地地區不同,近40年間青藏高原整體上呈現氣候變暖變溼、湖泊面積和數量增加的趨勢,但高原內部湖泊變化具有明顯的空間異質性。氣候變溼和冰川融化是主導高原湖泊變化的主要因素,但部分流域湖泊受氣候乾旱或凍土退化影響,湖泊面積呈現萎縮趨勢。

  該研究對青藏高原湖泊變化及其影響因素的空間格局與過程進行系統解析;對比分析長時間序列流域尺度湖泊面積及其數量變化,探討沿岡底斯山脈湖泊樣帶的湖泊面積變化和其影響因素差異。研究結果不僅有助於加強理解青藏高原生態系統對氣候變化的響應,而且將為高原及周邊生態環境保護和水資源可持續利用決策提供理論依據和數據支持。

  該研究由東北地理所副研究員毛德華、研究員王宗明、宋開山,海外特聘研究員、美國印第安納大學教授李林,英國雷丁大學教授楊洪,英國倫敦大學學院教授Julian R. Thompson,美國亞利桑那州立大學教授鄔建國、博士高紅凱,北京師範大學教授陳彬,吉林大學博士李慧穎共同完成。研究成果發表在Remote Sensing上。研究工作獲得了國家重點研發計劃子課題、中科院「地球大數據科學工程」專項子課題、中科院青年促進會人才基金及中國國家留學基金的資助。

  論文連結 

圖1.青藏高原湖泊分布格局與時間動態

圖2.不同時期青藏高原湖泊面積對氣候變化的響應格局

  湖泊是氣候變化的重要指示因子,通過探討湖泊的變化及其對氣候變化的響應,有助於理解區域水循環,並為流域水資源管理提供重要的科學決策依據。作為全球第三極的青藏高原,是我國湖泊的第一大分布區,素有「亞洲水塔」之稱,其變化及其原因(氣候變化、冰川融化、凍土退化)一直是國際青藏高原研究學者關注的熱點。青藏高原湖泊變化不僅對生態環境產生重要影響,而且影響區域歷史宗教文化(如聖湖的變化)。儘管已有一些學者報導了區域湖泊的面積變化特徵,但長時間序列的氣候變化對青藏高原湖泊影響的格局與過程尚不明確。
  中國科學院東北地理與農業生態研究所地理景觀遙感學科組、水環境遙感學科組,與美國和英國的研究團隊合作,利用Landsat系列衛星遙感影像對四個時期(1977、1990、2000、2014)青藏高原的湖泊進行空間製圖,並整合氣象資料、冰川和凍土文獻數據,在流域尺度上將湖泊面積變化、氣候變化、冰川變化和凍土退化的趨勢歸納為4種模式(乾旱指數降低、冰川面積減少、凍土退化、湖泊面積增加;乾旱指數增大、冰川面積減少、凍土退化、湖泊面積增加;乾旱指數增大、冰川面積減少、凍土退化、湖泊面積減少;乾旱指數降低、冰川面積減少、凍土退化、湖泊面積減少),深入探討區域湖泊變化及其主控因素的時空異質性。與我國北方乾旱區和極地地區不同,近40年間青藏高原整體上呈現氣候變暖變溼、湖泊面積和數量增加的趨勢,但高原內部湖泊變化具有明顯的空間異質性。氣候變溼和冰川融化是主導高原湖泊變化的主要因素,但部分流域湖泊受氣候乾旱或凍土退化影響,湖泊面積呈現萎縮趨勢。
  該研究對青藏高原湖泊變化及其影響因素的空間格局與過程進行系統解析;對比分析長時間序列流域尺度湖泊面積及其數量變化,探討沿岡底斯山脈湖泊樣帶的湖泊面積變化和其影響因素差異。研究結果不僅有助於加強理解青藏高原生態系統對氣候變化的響應,而且將為高原及周邊生態環境保護和水資源可持續利用決策提供理論依據和數據支持。
  該研究由東北地理所副研究員毛德華、研究員王宗明、宋開山,海外特聘研究員、美國印第安納大學教授李林,英國雷丁大學教授楊洪,英國倫敦大學學院教授Julian R. Thompson,美國亞利桑那州立大學教授鄔建國、博士高紅凱,北京師範大學教授陳彬,吉林大學博士李慧穎共同完成。研究成果發表在Remote Sensing上。研究工作獲得了國家重點研發計劃子課題、中科院「地球大數據科學工程」專項子課題、中科院青年促進會人才基金及中國國家留學基金的資助。
  論文連結 

圖1.青藏高原湖泊分布格局與時間動態

圖2.不同時期青藏高原湖泊面積對氣候變化的響應格局

列印 責任編輯:侯茜

相關焦點

  • 東北地理所歐亞大陸湖泊溫度變化遙感研究取得進展
    湖泊變遷記錄著氣候與環境變化的信息,是全球變化的直接反映。因此,湖泊變化及其驅動因素的研究受到關注。湖泊溫度是湖泊重要的物理特徵,是具有指示作用的氣候變化參量。開展湖泊溫度的相關研究,對氣候變化背景下湖泊的綜合響應、湖泊演化和格局的驅動機制等具有理論意義。
  • 青藏高原湖泊變化全景圖繪成
    來源:科技日報16日,記者從中國科學院青藏高原研究所獲悉,通過對青藏高原湖泊遙感監測、野外觀測和模型模擬研究結果的綜合分析,該所研究人員系統總結了青藏高原湖泊變化的時間演變規律、空間格局和驅動機制,利用湖泊變化這一指標,向科學界提供了氣候變化對青藏高原湖泊影響的全景圖。相關研究成果發表於《地球科學評論》上。
  • 青藏高原季節性凍土凍融變化研究取得進展
    近日,中國科學院西北生態環境資源研究院研究員羅斯瓊團隊在Journal of Climate上,發表題為Freeze-Thaw Changes of Seasonally Frozen Ground on the Tibetan Plateau from 1960 to 2014的研究論文,揭示20世紀60年代以來青藏高原季節性凍土凍融的時空變化特徵。
  • 西北研究院等在青藏高原季節性凍土凍融變化研究中取得進展
    20世紀60年代以來青藏高原季節性凍土凍融的時空變化特徵。季節性凍土凍融變化是氣候變化的指示器,通過對地表能量、水分和碳循環的影響,在局地和全球氣候以及陸地生態系統中發揮作用。目前仍缺乏對整個青藏高原季節性凍土凍融時空特徵、變化趨勢以及潛在原因的認識。基於此,研究人員以1960-2014年青藏高原觀測的季節性凍土凍結深度為基礎,分析凍結深度以及凍融期的時空特徵和變化趨勢,探討與氣候、地理因素的關係,並預估整個青藏高原區域季節性凍土凍融變化。
  • 東北地理所等在中國植被變綠對區域氣候的影響研究中獲進展
    近年來,中國大部分地區特別是中國東部地區呈現出顯著的植被綠化現象,但是當前基於粗解析度全球氣候模式的研究表明,植被變綠對中國夏季氣候的影響不顯著。該研究基於2001-2017年時間序列的葉面積指數、植被覆蓋度等遙感觀測數據構建植被綠化情景,採用陸-氣耦合的高解析度區域氣候模式(WRF+SSiB3),模擬和分析中國植被綠化對區域夏季氣溫、降水和大氣環流的影響,從地表輻射能量平衡和水循環兩個方面探索其中的生物地球物理機制。
  • 近70年來中國自然地理與生存環境基礎研究的重要進展與展望
    中國自然地理要素類型豐富且區域差異較大, 為開展自然地理研究提供了難得的機遇. 文章主要圍繞青藏高原隆升與亞洲內陸乾旱化及河流發育、高原冰凍圈環境演化、全新世多時間尺度季風與西風氣候變化、湖泊與溼地、流域模型與土壤侵蝕、過去人-地關係演化、生物地理及中國三維地帶性規律等幾個方面, 梳理了近70年來中國自然地理與生存環境研究的重大理論進展與重要貢獻.
  • 青藏高原大型湖泊蒸發量分布及水資源總量獲揭示
    青藏高原75個大型湖泊的面積、湖表溫度、非結冰期長度、波文比、淨輻射通量和蒸發量空間分布圖。王賓賓供圖  6 月26日,《科學—進展》刊發中國科學院青藏高原研究所馬耀明研究團隊最新研究成果。揭示了青藏高原大型湖泊蒸發量空間分布及其水資源總量估算。結果表明,青藏高原湖泊蒸發水資源總量為每年517±21億噸,其中75個大型湖泊的蒸發水資源總量為每年294±12億噸。  「研究論文結果不僅可以有效減小湖泊蒸發引起的高海拔大型湖泊水量平衡研究的不確定性,而且研究方法在世界其他地區的雙季對流湖泊的湖面蒸發估算中具有很好的應用前景。」馬耀明告訴《中國科學報》。
  • 研究揭示青藏高原生態系統和氣候變化相互作用機制
    青藏高原高寒生態系統對氣候變化敏感,又會對氣候系統產生反饋,是多圈層耦合過程中的關鍵因子。闡明青藏高原植被活動與氣候的相互作用機制,對理解全球變化背景下青藏高原多圈層如何相互作用,並進一步影響青藏高原及其周邊區域氣候格局至關重要。
  • 高質量數據集支撐青藏高原天氣氣候預測
    12月1日,中科院青藏高原所「地氣作用與氣候效應團隊」馬耀明研究員等集成發布了首套高時間解析度青藏高原地-氣相互作用綜合觀測數據集。相關研究成果近日發表在國際一流期刊《地球系統科學數據》上。該數據集基於「地氣作用與氣候效應團隊」20餘年的艱苦努力,建立了覆蓋高原大地形山區、高寒草甸、高寒草原、荒漠戈壁、荒漠草原、高山森林及高原湖泊等高原典型下墊面的青藏高原地-氣相互作用綜合觀測研究平臺,並對高原不同下墊面大氣邊界層、土壤水熱變化以及地-氣間能量水分交換規律等進行了長期觀測研究。觀測研究是地球系統科學發展的重要手段。
  • 我國獲青藏高原湖泊最長巖芯
    來源:人民日報本報拉薩8月4日電 (記者徐馭堯)記者從納木錯科考現場獲悉:中國科學院青藏高原所湖泊與環境變化團隊首次在青藏高原納木錯中心湖區近百米深的水下成功獲取長度為144.79米的巖芯,鑽探深度達153.44米,這是我國獲取的青藏高原湖泊最長巖芯,有望重建近15萬年連續氣候環境記錄。
  • 中國淡鹹水湖泊有色溶解性有機物研究取得進展
    中國淡鹹水湖泊有色溶解性有機物研究取得進展 2019-01-30 東北地理與農業生態研究所 DOM的組成結構和大小在一定程度上決定了碳循環和二氧化碳的排放,甚至可以影響全球氣候的變化。有色溶解性有機物(CDOM)是DOM中的重要組成部分並廣泛存在於各種天然水體中,是湖泊生態系統的重要影響物質。  CDOM主要由富裡酸、腐殖質和芳烴聚合物等物質組成,是水生生態環境中最大的溶解有機碳庫。
  • 中國湖泊30年變化:1985-2015
    我國幅員遼闊,擁有全球最多樣的湖泊類型。眾多湖泊廣泛分布於高原、平原和大漠,為我國種植業、漁業、畜牧業、居民用水以及野生動物保護提供重要的水資源。湖泊又具有卓越的美學與文化價值。我國湖泊(>1 km2)的分布。不同顏色代表五個湖區:青藏高原、內蒙-新疆高原、東北平原與山地、東部平原,以及雲貴高原湖區。
  • 一年蒸發掉3570個西湖 青藏高原湖泊蒸發量是這樣算出來的
    「更重要的是,青藏高原地區與周邊地區的水分交換過程,不僅會通過季風系統將印度洋和西太平洋的大量水汽帶到高原地區,還可以通過大江大河和西風作用將水和水汽從高原向中國東部地區進行輸送,影響中國東部地區的降雨過程。」馬耀明說,此外,除了青藏高原與周邊區域的水分交換,青藏高原巨大的動力和熱力作用,還會通過地氣相互作用過程影響周邊地區的氣候變化。
  • 1年蒸發3570個西湖 青藏高原湖泊蒸發量這樣算
    馬耀明說,此外,除了青藏高原與周邊區域的水分交換,青藏高原巨大的動力和熱力作用,還會通過地氣相互作用過程影響周邊地區的氣候變化。作為青藏高原的重要組成部分,這裡的湖泊對氣候波動極為敏感,可以看作揭示全球氣候變化與區域響應的重要信息載體。湖泊蒸發作為以內流湖為主的青藏高原湖泊水量的輸出項,與降水量等都是湖泊水量平衡計算方程中的重要分量,準確測量湖泊蒸發量是研究湖泊水量和能量平衡的關鍵。
  • 中科院青藏高原所提出估算「亞洲水塔」年蒸發量新方法
    利用青藏高原湖泊非結冰期能量平衡的合理假設,結合遙感數據和再分析數據,中國科學院青藏高原研究所地氣作用與氣候變化團隊研究員馬耀明等發展出一種可靠的湖泊蒸發量估算方法,並據此估算青藏高原湖泊蒸發總量為每年517億噸,相當於3570個杭州西湖的水量,為準確估算「亞洲水塔」中湖泊水資源儲量提供數據參考。相關成果發表在《科學-進展》上。
  • 中國正穩步推進「三極」環境與氣候變化研究
    中新網北京12月13日電 (記者 孫自法)中國科學院青藏高原研究所(中科院青藏高原所)所長、中國地理學會理事長陳發虎院士說,隨著綜合國力提升,中國「第三極」科學研究領域已處於世界領先的主導地位,「三極」環境與氣候變化國際大科學計劃正在穩步推進中。
  • 蘭州乾旱氣象研究所積極開展青藏高原科考
    甘肅日報記者從中國氣象局蘭州乾旱氣象研究所了解到,今年6月以來,在第二次青藏高原綜合科學考察項目的支持下,蘭州乾旱氣象研究所開展相關科學考察,先後在青藏高原東北邊坡的甘南州,地處青藏高原東北部的青海、四川、甘肅等地,以及
  • 我國成功獲取青藏高原湖泊最長巖芯
    來源:北京日報圖集 記者昨天從中國科學院青藏高原研究所獲悉,8月3日下午,該所湖泊與環境變化團隊首次在青藏高原這是我國獲取的青藏高原湖泊最長巖芯,有望重建近15萬年的連續氣候環境記錄。青藏高原是我國最主要的三大湖泊區之一,其湖泊面積近5萬平方公裡,佔我國湖泊總面積50%以上,十多條大江大河由此發源,是名副其實的「亞洲水塔」。
  • 青藏高原凍土碳庫評估方面取得新進展
    中科院植物所的研究人員以青藏高原多年凍土區為研究對象,通過2013—2014年連續2年的大範圍取樣,獲得了342個3米深度和177個50釐米深度的土壤剖面樣品。在此基礎上,研究人員發展了基於地面觀測、衛星遙感、氣候要素和土壤信息等多源數據與支持向量機相結合的碳庫估算方法體系,系統評估了青藏高原3米深度凍土碳庫的大小及其分布特徵。
  • 青藏高原所雅魯藏布江河流泥沙時空變化特徵研究獲進展
    青藏高原所雅魯藏布江河流泥沙時空變化特徵研究獲進展 2017-11-30 青藏高原研究所 【字體:大 中 小】