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冰川作为地球系统中重要的固态淡水资源,其变化对水循环、水资源具有重大影响,因而需准确估算冰川体积。
一般而言,由于野外工作难度较大,需要较全面厚度资料的空间插值法只适用于小型冰川。对于大型冰川,实测的厚度资料往往稀疏,从而应用空间插值法估算冰川体积往往误差较大。因此空间插值法只能应用于少数厚度资料较完整的冰川,无法估算大流域面积冰储量。为弥补此缺陷,大量研究以实测冰川体积(空间插值法)为基础发展了比例系数法(如冰川体积-面积经验公式)。然而因实测冰川体积较少,比例系数法可能具有一定误差,且其无法应用于单条冰川体积的估算。为解决以上问题,本研究根据冰川横剖面形态尝试了一种估算冰川体积的新方法:形态法。一方面,形态法可较为方便地估算单条大型冰川体积:我们只需获取冰川中流线及少量横剖面厚度资料即可对冰川体积进行估算。根据实测雷达(GPR)厚度数据,我们应用形态法估算了珠穆朗玛峰东绒布冰川与祁连山老虎沟12号冰川的体积,得其体积分别为~1.88±0.34km3与~2.19±0.39km3;另一方面,形态法可能也同样适用于估算大面积区域内的冰川总体积,前提是我们掌握冰川槽谷横剖面形态特征(较实测冰川厚度更便捷)。我们同样应用形态法估算了中国不同山系总冰川体积,发现当冰川总面积较大(>5000km2)时,形态法所得结果与冰川编目中的统计资料吻合较好(误差~10%)。
同时,随着气候变暖,在喜马拉雅山等低纬度高海拔地区的冰川上,冰塔林发育广泛。这在冰川地貌趋于复杂的同时使得冰川体积的估算更为困难。为较准确地估算因发育冰塔林而消融的体积,我们需模拟冰塔林的形态。研究表明,分形理论是模拟冰塔林几何形态的有效方法。通过分析冰塔林区域高分辨率遥感图像,我们可以提取冰塔林的相关分形参数,较准确地模拟冰塔林形态,并可进一步了解其消融规律和发育过程。