近40 a西藏那曲當(dāng)惹雍錯湖泊面積變化遙感分析*

拉巴卓瑪,德吉央宗,拉 巴, 陳 濤,次 珍,邱玉寶,普布次仁

(1:中國氣象局成都高原氣象研究所(拉薩分部)，拉薩 850001)(2:西藏高原大氣環(huán)境科學(xué)研究所，拉薩 850001)(3:拉薩市氣象局，拉薩 850001)(4:中國科學(xué)院遙感與數(shù)字地球研究所數(shù)字地球重點實驗室，北京 100094)

近40 a西藏那曲當(dāng)惹雍錯湖泊面積變化遙感分析*

拉巴卓瑪1,2,德吉央宗2,拉 巴2, 陳 濤2,次 珍3,邱玉寶4,普布次仁2

(1:中國氣象局成都高原氣象研究所(拉薩分部)，拉薩 850001)(2:西藏高原大氣環(huán)境科學(xué)研究所，拉薩 850001)(3:拉薩市氣象局，拉薩 850001)(4:中國科學(xué)院遙感與數(shù)字地球研究所數(shù)字地球重點實驗室，北京 100094)

西藏著名圣湖之一的當(dāng)惹雍錯，是藏北高原腹地內(nèi)陸封閉大湖，對湖泊面積變化的長時間序列研究較少，本文通過高分辨率陸地資源衛(wèi)星Landsat TM/ETM+數(shù)據(jù)源，利用遙感和地理信息系統(tǒng)軟件，通過人工目視解譯方法對1977-2014年當(dāng)惹雍錯湖泊面積變化進(jìn)行系統(tǒng)分析，并結(jié)合流域臨近氣象站資料，流域冰川等輔助數(shù)據(jù)對其湖泊面積變化原因進(jìn)行綜合分析.結(jié)果表明，1977-2014年當(dāng)惹雍錯湖泊平均面積為835.75 km2, 1977-2014年湖泊面積總體呈上升趨勢，1970s湖泊平均面積為829.15 km2,1980s和1990s湖泊平均面積分別為827.50和826.42 km2,2000年之后湖泊面積明顯增加，2000s湖泊平均面積與1970s相比，增幅為8.04 km2.當(dāng)惹雍錯湖泊空間變化特點是，位于最大河流入口處達(dá)爾果藏布的湖泊東南部擴大明顯，湖泊西南部小湖1于2014年9月開始明顯擴大并與當(dāng)惹雍錯有相連趨勢；流域冰川融水是當(dāng)惹雍錯主要補給源，近40 a當(dāng)惹雍錯湖泊面積變化是在氣溫升高的背景下，冰川、降水量和蒸發(fā)量三者共同變化作用的結(jié)果.

當(dāng)惹雍錯;湖泊面積變化;遙感分析;西藏高原

陸表水域是全球水循環(huán)主要組成部分，是地表生態(tài)系統(tǒng)最重要的參量之一，其波動或變化體現(xiàn)著氣候變化、地表過程及人類活動對水循環(huán)、物質(zhì)遷移和生態(tài)系統(tǒng)變化的影響. 陸表水域包括河流、湖泊、水庫等[1]，IPCC第五次評估報告[2]指出湖泊作為陸表水的一種，其在氣候系統(tǒng)中的水循環(huán)對生活在陸地上的生命來說是必不可少的. 青藏高原分布著世界上海拔最高、數(shù)量最多、總面積最大的湖泊群. 湖泊水資源總儲量約6080×108m3,占中國湖水儲量的70%以上. 由于青藏高原高山谷地的存在，使得湖泊之間存在巨大落差，從而能夠帶來巨大的水能資源. 東亞、東南亞和南亞的幾條主要大河均發(fā)源于青藏高原[1]. 西藏作為青藏高原的主體，湖泊數(shù)量占多數(shù)，西藏湖泊中有97.9%屬內(nèi)陸湖，可見湖泊在西藏內(nèi)流水系中占有重要地位[3]. 不僅如此，西藏高原內(nèi)陸湖泊是氣候變化的敏感指示器，監(jiān)測分析高原湖泊將會幫助我們了解區(qū)域氣候和環(huán)境的變化，1970s中國科學(xué)院青藏高原綜合科學(xué)考察隊對西藏高原的主要湖泊進(jìn)行考察，并于1984年出版了《西藏河流與湖泊》，該書目前仍是西藏大部分湖泊的重要參考資料. 衛(wèi)星遙感在時間分辨率上的優(yōu)勢及其在湖泊監(jiān)測中的應(yīng)用，彌補了野外實地考察難、資料連續(xù)性差等缺點，可以更全面地研究湖泊的空間變化特征，尤其是高分辨率陸地資源衛(wèi)星Landsat/MSS、TM、ETM+以及最新的環(huán)境減災(zāi)星HJ1A-CCD數(shù)據(jù)的免費共享對解譯湖泊提供了很好的數(shù)據(jù)源. 研究發(fā)現(xiàn)[4-6]，高原北部那曲地區(qū)和可可西里地區(qū)的湖泊總體呈擴大趨勢，如色林錯、納木錯和赤布張錯湖泊面積近幾年都趨于增加. 段水強等[7]利用1976-2010年的遙感影像解譯了青海羌塘盆地面積大于1 km2以上的67個湖泊面積得出,1976-1994年研究區(qū)大部分湖泊呈萎縮狀態(tài)，1994-2001年間湖泊面積趨于增加，至2007年和2010年湖泊持續(xù)擴張；在2005年1月底那曲西部湖泊調(diào)查報告中指出，當(dāng)?shù)啬撩穹从?002年開始湖泊水位明顯上漲，這也與衛(wèi)星遙感提取該區(qū)湖泊面積得出的結(jié)論一致[8-9],如那曲西部的乃日平措、蓬錯和東措等. 黃衛(wèi)東等[6]利用1970-2010年的Landsat TM/ETM數(shù)據(jù)對那曲南部12個湖泊進(jìn)行面積提取和計算，其中11個湖泊在近40 a都處于增長狀態(tài)；王麗紅等[10]利用1970-2000年的地形圖、航空相片和多時相TM資料針對西藏S301公路沿線的湖泊進(jìn)行遙感綜合分析，表明西藏S301公路沿線的湖泊以擴張為主，部分湖泊的水位上漲對公路已造成較大影響. 董斯揚等[11]同樣利用Landsat/MSS、TM、ETM數(shù)據(jù)提取了近40 a青藏高原湖泊面積，表明青藏高原的湖泊總體上呈加速擴張趨勢，2000s-2010s時段是湖泊擴張最顯著的時期，同時指出在變化差異上，北部地區(qū)及面積小于100 km2的小型湖泊的湖泊擴張程度最劇烈；張鑫等[12]分析了1972-2012年青藏高原中南部內(nèi)陸湖泊水位變化特征，結(jié)果表明位于青藏高原中部地帶的塔若錯和扎日南木錯水位呈上升趨勢；車向紅等[13]提取和合成了2000-2013年青藏高原逐年和逐月的湖泊范圍, 結(jié)果表明2000-2013年青藏高原地區(qū)湖泊范圍整體上呈較顯著的擴張趨勢,湖泊總面積增加速率約為490.98 km2/a.拉巴等[14]利用1999-2009年的TM數(shù)據(jù)分析了當(dāng)惹雍錯湖泊面積，表明湖面面積在近11 a內(nèi)呈較顯著的擴大趨勢，湖泊面積增長了15.04 km2,增長率為1.8%. 張月[15]分析1990-2010年近20 a當(dāng)惹雍錯湖面面積變化表明，該時段湖泊面積呈增長狀態(tài)，但幅度很小，而2000-2010年當(dāng)惹雍錯湖泊面積增長幅度大于1990-2000年.

綜上所述，以往雖然對高原湖泊開展過大量研究，但對當(dāng)惹雍錯的研究大部分以湖泊區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造、湖泊沉積物、湖泊深度、湖泊同位素等研究偏多[16-21]，其面積變化研究相對較少，特別是長時間序列的研究更是甚少，本文選取的當(dāng)惹雍錯屬藏北南部內(nèi)陸湖區(qū)，咸水湖，面積位居西藏第四大湖，1976年青藏高原綜合科學(xué)考察隊對湖北岸表層采樣時表明,該湖pH值為9.5，礦化度為18.49 g/L，2009年9月的實地考查資料顯示,當(dāng)惹雍錯北部湖區(qū)是整個湖泊的深水部分，四周湖岸坡度較大，中央湖區(qū)水深超過200 m,實測最大水深為214.48 m,中間最窄湖區(qū)水深也超過100 m,南部湖區(qū)實測最大水深為110 m,當(dāng)惹雍錯水深僅次于長白山天池，長白山天池為中朝兩國界湖，因此當(dāng)惹雍錯不僅是青藏高原的第一大深水湖，也可以稱為面積全部位于我國境內(nèi)的目前已知的第一深水湖泊[16]. 本文通過陸地資源衛(wèi)星解譯了1977-2014年近40 a當(dāng)惹雍錯湖面面積，并結(jié)合冰川、氣溫、降水和蒸發(fā)量等資料綜合分析湖泊環(huán)境要素來闡述湖泊面積變化的主要原因, 可以更好地反映當(dāng)惹雍錯空間變化特征以及西藏高原北部干旱季風(fēng)氣候區(qū)內(nèi)陸水域?qū)夂蜃兓捻憫?yīng),為今后以及全球變化的區(qū)域響應(yīng)研究提供了更豐富的數(shù)據(jù)源.

1 研究區(qū)概況

當(dāng)惹雍錯(30°45′～31°22′N，86°22′～86°49′E)位于西藏那曲地區(qū)尼瑪縣達(dá)爾果雪山北面,玉彭寺西南,當(dāng)熱穹宗東南邊的文部南村，湖面面積約835.3 km2,補給系數(shù)9.8，當(dāng)惹雍錯長70 km，寬20 km，形似一只大鵬鳥，上圓中細(xì)下部長. 湖面海拔4535 m，是藏北高原腹地內(nèi)陸封閉大湖. 在歷史時期，當(dāng)惹雍錯曾北與當(dāng)瓊錯，南與許如錯相連，可長達(dá)190余km，后因氣候變化，湖水退縮，當(dāng)惹雍錯、當(dāng)瓊錯、許如錯分離. 當(dāng)惹雍錯水源主要靠雪山融水、地表徑流、地下水和大氣降水補給. 較大的入湖河流有達(dá)果藏布、卜寨藏布、麥弄曲. 其中達(dá)果藏布發(fā)源于岡底斯山，長210.0 km,流域面積5898.0 km2,從南岸流入當(dāng)惹雍錯(圖1中匯湖處1). 湖泊周圍還有眾多匯集雪山融水順溝而下形成的溪流[22].

圖1 當(dāng)惹雍錯流域位置示意

2 數(shù)據(jù)源

本文以Landsat TM/ETM+作為湖泊面積提取的主要數(shù)據(jù)源(表1)，1970s、1980s和1990s遙感圖像十分有限，1970s選取了1977年1月7日Landsat/MSS影像，1980s和1990s分別選取了1989年1月24日和1990年1月1日、1999年11月20日Landsat/TM影像，2000s后遙感影像相對豐富，每年都有數(shù)據(jù)，都為Landsat/ETM影像,由于夏季西藏高原以多云天氣為主，所得的遙感數(shù)據(jù)影響湖泊面積的解譯，因此本文選取的數(shù)據(jù)偏重于秋、冬季的晴空數(shù)據(jù)，1977年和1989年影像數(shù)據(jù)從美國USGS網(wǎng)站(http://earthexplorer.usgs.gov，http://glovis.usgs.gov/)下載獲得，2001年數(shù)據(jù)從馬里蘭大學(xué)網(wǎng)站(http://glcf.umiacs.umd.edu)下載獲得，其他數(shù)據(jù)均從地理空間數(shù)據(jù)云網(wǎng)站(http://www.gscloud.cn)所得. Landsat TM和ETM數(shù)據(jù)的分辨率為28.5～30.0 m，Landsat MSS的分辨率為57.0～60.0 m. 所有數(shù)據(jù)投影為UTM,WGS84坐標(biāo)系.

氣象數(shù)據(jù)包括湖泊最近那曲地區(qū)申扎氣象站(30°34′12″N,88°22′48″E)和阿里地區(qū)改則氣象站(32°18′0″N, 84°04′12″E)1973年以來的氣溫、降水量以及蒸發(fā)量數(shù)據(jù).

冰川數(shù)據(jù)包括2000-2014年冰川區(qū)域Landsat/ETM影像以及中國科學(xué)院寒區(qū)與旱區(qū)工程研究所提供的1980s冰川失量編目數(shù)據(jù)，來源于國家自然科學(xué)基金委員會"中國西部環(huán)境與生態(tài)科學(xué)數(shù)據(jù)中心"(http://westdc.westgis.ac.cn)下載獲得，該數(shù)據(jù)是以典型冰川地形圖等圖紙數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)源，通過ArcView軟件人工數(shù)字化完成的SHP格式冰川矢量數(shù)據(jù). 利用該編目數(shù)據(jù)作為參考，提取了2000-2014年流域冰川數(shù)據(jù).

表1 研究區(qū)遙感數(shù)據(jù)源及衛(wèi)星傳感器特性

3 研究方法

由于兩景影像才能覆蓋研究區(qū)域，借助ENVI軟件對Landsat數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接，去條帶，幾何校正等數(shù)據(jù)前期準(zhǔn)備工作，去條帶利用ENVI 5.1軟件，為了確保影像去條帶之后的精度，選取了與Landsat影像2013年11月26日同期的環(huán)境減災(zāi)星CCD1數(shù)據(jù)，以CCD1數(shù)據(jù)作為真值，對去條帶之后的Landsat影像進(jìn)行精度驗證，結(jié)果表明兩者相對誤差為1.07%，說明去條帶之后的Landsat影像精度較好，可以作為提取湖泊面積的數(shù)據(jù)；幾何校正過程中以馬里蘭大經(jīng)過正射校正的Landsat ETM圖像作為參考，對所有數(shù)據(jù)進(jìn)行控制點矯正，誤差控制在一個像元以內(nèi). 之后利用ArcView 3.3軟件對所選湖泊進(jìn)行人機交互屏幕數(shù)字化來提取湖泊信息，采用變化率和年平均變化速率作為湖泊面積變化評價指標(biāo)；對氣候要素進(jìn)行距平和標(biāo)準(zhǔn)差以及氣候傾向率計算.

冰川數(shù)據(jù)通過中國科學(xué)院寒區(qū)與旱區(qū)工程研究所提供的1980s冰川矢量編目數(shù)據(jù)作為參考，提取了湖泊南北冰川分布，有研究指出[23]在利用波段比值法提取冰川信息是目前最有效的方法之一，而在陰影區(qū)采用波段3比波段5，非陰影區(qū)采用波段4比波段5有較理想的效果，考慮到研究區(qū)域冰川分布范圍山巒眾多，采用B3/B5進(jìn)行計算.

4 湖泊變化分析

4.1 當(dāng)惹雍錯湖泊面積變化特征分析

通過1977-2014年Landsat/TM和ETM+數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)惹雍錯湖泊面積整體呈上升趨勢(圖2). 具體為：當(dāng)惹雍錯1977-2014年最大湖面面積為856.01 km2,出現(xiàn)在2014年，最小湖面面積為822.91 km2，出現(xiàn)在1990年，平均湖面面積為835.75 km2,1977年湖面面積為829.15 km2, 湖面在1980s和1990s出現(xiàn)了一次萎縮狀態(tài)，到1999年湖面面積恢復(fù)到829.92 km2,與1977年湖面面積基本相同. 2000-2009年湖泊面積變化不大，在826.07～836.92 km2之間；2010和2013年湖泊面積分別為841.54和840.93 km2，到2014年湖泊面積擴大到856.01 km2.為了統(tǒng)計面積變化情況，分別選取1977-1989、1990-1999和2000-2014年3個時間段,得出1977-1989年湖泊面積變化率為0.19%，年平均變化速率為0.02%；1990-1999年湖泊面積變化率為0.85%，年平均變化速率為0.09%；2000-2014年湖泊面積變化率為2.91%，年平均變化速率為0.2%；可見當(dāng)惹雍錯在進(jìn)入2000年之后面積變化率明顯增加.

圖2 1977-2014年當(dāng)惹雍錯面積變化趨勢

4.2 當(dāng)惹雍錯湖泊空間變化特征分析

1977-2014年當(dāng)惹雍錯湖面空間動態(tài)變化特征可見(圖3)，近40 a湖泊A、B、C區(qū)部位水域變化最明顯，其中A區(qū)部位從2001年開始向西擴展，該區(qū)也是當(dāng)惹雍錯河流匯湖處之一；B區(qū)小湖在2014年明顯擴大，與整體湖泊基本相連. C區(qū)部位為達(dá)爾果藏布入湖處，是當(dāng)惹雍錯最大河流入口處，該區(qū)從1990年開始就有擴大趨勢，2000年之后擴大更明顯，逐漸向東擴展. 這與拉巴等[14]分析的當(dāng)惹雍錯1999-2009年空間變化特點結(jié)論一致. 結(jié)合遙感影像(圖4)可見，A、B、C三區(qū)分別為影像的黃圈、紅圈和籃圈位置. 整體上看，當(dāng)惹雍錯下半部湖面擴大范圍較明顯于上半部.

圖3 1977-2014年當(dāng)惹雍錯湖面空間變化

圖4 1977-2014年當(dāng)惹雍錯水域空間變化影像

5 流域臨近氣象站參數(shù)及流域內(nèi)冰川面積變化

5.1 氣候變化特征分析

與全球地表平均溫度升高趨勢一致，近50 a(1961-2010年)西藏平均氣溫明顯升高，增溫速率為0.33/10 a,特別是冬季增溫最為顯著；年降水量表現(xiàn)為增加趨勢，平均每10 a增加8.0 mm;日照時數(shù)、蒸發(fā)皿蒸發(fā)量和平均風(fēng)速也都呈現(xiàn)出顯著的減少趨勢[24]. 黃衛(wèi)東等[6]對藏北那曲、安多、班戈和申扎氣象站1966-2010年的氣溫、降水和蒸發(fā)量進(jìn)行分析，得出氣溫在近45 a呈上升趨勢，西部申扎的氣溫最高；年降水量在近45 a同樣呈上升的變化趨勢;1970—2009年間4個氣象站點的蒸發(fā)量呈下降趨勢. 拉巴等[14]通過1999-2009年改則氣象站和申扎氣象站的平均氣溫和降水量進(jìn)行分析得出,1999-2009年平均氣溫為0.85℃，在2000年達(dá)到最低值，2009年達(dá)到最高值；1999-2009年改則、申扎縣平均年降水量總體無顯著增長趨勢.

湖泊是長期氣候變化的產(chǎn)物，當(dāng)惹雍錯湖泊面積變化反映了西藏高原北部干旱季風(fēng)氣候區(qū)[25]內(nèi)陸水域?qū)夂蜃兓捻憫?yīng)，由于當(dāng)惹雍錯周圍一直沒有氣象觀測站，因此選取離其最近且氣候區(qū)劃、海拔高度以及地貌特征等相接近的那曲地區(qū)申扎縣和阿里地區(qū)改則縣氣象觀測站(以下簡稱臨近氣象站)1973年以來的平均氣溫、降水、蒸發(fā)量以及2000年后湖泊流域冰川等資料來綜合分析環(huán)境要素.

5.1.1 氣溫變化特征 通過1973-2014年臨近氣象站氣溫資料顯示(圖5a)，近40 a來年平均氣溫為0.33℃，總體呈上升趨勢，上升速度為0.42℃/10 a(通過P=0.001的顯著性檢驗)，同時年季之間的波動較大，標(biāo)準(zhǔn)偏差達(dá)0.71，具體為1973-1979年和1980s年平均氣溫都在0℃以下，分別為-0.21和-0.17℃，與1973-2000年的平均氣溫相比分別低0.19和0.16℃，1990s較1980s和1970s,氣溫略有上升，年平均氣溫為0.27℃，2000s之后氣溫增加明顯，2000-2014年年平均氣溫為0.95℃，2000-2009年年平均氣溫為0.84℃，與1990s和1980s相比分別增加了0.57和0.68℃.

5.1.2 蒸發(fā)量變化特征 1973-2012年臨近氣象站年平均蒸發(fā)量為1788.35 mm，從線性趨勢來看(圖5b)，減幅率達(dá)50.99 mm/10 a,具體為1973-1979年年平均蒸發(fā)量為1908.49 mm，1980s和1990s年平均蒸發(fā)量相差不大，分別為1808.16和1787.31 mm，2000年之后蒸發(fā)量明顯減少，2000-2012年年平均蒸發(fā)量為1709.22 mm，2000-2009年年平均蒸發(fā)量為1708.53 mm，與1990s和1980s相比，分別減少了78.78和 99.63 mm.

圖5 1973-2014年當(dāng)惹雍錯流域臨近氣象站年平均氣溫(a)和蒸發(fā)量(b)變化趨勢

5.1.3 降水量變化特征 1973-2014年臨近氣象站年平均降水量為212.69 mm，標(biāo)準(zhǔn)差為44.54 mm(圖6)，年平均降水量總體呈增加態(tài)勢，增幅達(dá)17.5 mm/10 a,具體表現(xiàn)為1973-1979年和1980s年平均降水量分別為196.85和190.17 mm，到1990s年年平均降水量為193.01 mm，2000-2009年年平均降水量為245.96 mm，較1990s和1980s相比分別增加了52.95和55.79 mm，其中2008年降水量為319.47 mm，達(dá)到歷史最高值，2000年之后降水量均大于多年平均值(212.69 mm). 年降水量距平變化特征表現(xiàn)為：1973-1999年降水量以負(fù)距平居多，具體為1970s和1980s除1973、1977和1980年之外都為負(fù)距平，其中1987年出現(xiàn)了-77.28 mm 歷史最大負(fù)距平；1990s除1990、1996、1997和1999年之外都為負(fù)距平，2000年之后，年降水量都為正距平，2008年更是出現(xiàn)了106.77 mm最大正距平. 可見臨近氣象站自1973年以來降水量增加趨勢比較明顯，而2000年之后這一趨勢更為顯著.

圖6 1973-2014年當(dāng)惹雍錯流域臨近氣象站年降水量距平變化

圖7 當(dāng)惹雍錯流域冰川分布

5.2 冰川變化分析

西藏冰川主要分布在念青唐古拉山、喜馬拉雅山、唐古拉山、羌塘高原、橫斷山和岡底斯山. 其中羌塘高原冰川條數(shù)958條，冰川面積1802.12 km2,冰川儲量162.164 km3,冰川融水徑流量9.29×108m3, 隨著全球氣溫的波動變暖，特別是自1990s以來，青藏高原冰川基本上轉(zhuǎn)入全面退縮狀態(tài). 冰川末端退縮、物質(zhì)平衡變化和面積變化的幅度在青藏高原邊緣和周邊地區(qū)、高原東部要大于高原中北部山區(qū)和內(nèi)陸羌塘地區(qū)[24]. 王利平等[26]分析羌塘高原1970-2000年的冰川變化，結(jié)果表明，羌塘高原冰川整體呈萎縮趨勢，整體變化趨勢由北向南逐漸增大；余風(fēng)[27]在羌塘高原冰川考察中指出，號稱“地球第三級”的普若崗日冰川正在加速融化.

本研究區(qū)當(dāng)惹雍錯南、北部都有冰川，南部為波波嘎烏峰(達(dá)爾果雪山)冰川，北部為青扒貢壟山冰川(圖7)，有文獻(xiàn)記載波波嘎烏峰的冰川融水流入北部的當(dāng)惹雍錯[16]. 王利平等[26]通過圖譜分析方法提取了1970-2000年該區(qū)波波嘎烏峰冰川面積，同時指出圖譜方法和冰川編目資料的冰川面積相差不大，本文以冰川編目資料為參考數(shù)據(jù)，提取當(dāng)惹雍錯南、北部冰川，然后利用波段運算法提取了流域內(nèi)2000-2014年冰川面積(圖8)，得出北部青扒貢壟山冰川平均面積為19.19 km2，近14年總體呈穩(wěn)定下降趨勢，冰川面積從2000年的21.39 km2減少到2014年的11.79 km2;波波嘎烏峰冰川平均面積為74.43 km2，總體同樣呈減少趨勢(圖8)，減幅率為6.81 km2/5 a,冰川從2000年的76.797 km2減少到2014年的65.303 km2，可見與藏北其他冰川趨勢一致,當(dāng)惹雍錯南、北部冰川同樣處于退縮狀態(tài).

6 湖泊面積增長原因分析

湖泊面積變化受氣溫、降水、蒸發(fā)、冰川融水、凍土及河流徑流等變化的共同作用，其中湖面降水和入湖徑流是湖泊水量最主要的補給來源，降水和徑流的變化將直接影響湖泊面積變化．冰川融水補給也是湖泊水量補給的來源之一，而氣溫對湖泊面積的影響是間接的，在降水不變的情況下，氣溫升高導(dǎo)致陸地蒸散發(fā)增加、入湖徑流補給減少、湖面蒸發(fā)消耗增加和湖泊面積減少. 氣溫升高使冰川退縮、凍土解凍水增加和湖泊面積增大. 對西藏高原北部(羌塘高原)封閉的內(nèi)陸湖泊來說主要補給來源有降水補給和冰雪融水補給，湖水的損失主要是湖泊表面的蒸發(fā).

由于研究區(qū)湖泊周邊及所在縣一直沒有氣象觀測站，因此選取了上述指出的臨近氣象站氣候變化數(shù)據(jù)，通過結(jié)合氣象要素和環(huán)境要素與湖泊面積之間的趨勢分析來闡述湖面面積變化的原因. 這對進(jìn)一步了解當(dāng)惹雍錯湖泊面積變化原因及湖泊周圍環(huán)境要素有一定的參考作用.

研究區(qū)近40 a降水量的增加，尤其是2000年后降水量的增加，與2000年后湖泊面積增大趨勢基本一致(圖8)，兩者呈正相關(guān)，具體表現(xiàn)為1970s-1990s湖泊面積減少，2000s之后湖泊面積逐漸增加，同樣流域降水量從1970s-1980s呈減少趨勢，2000s之后降水量明顯增加，降水量都表現(xiàn)為正距平；而降水量在1987年出現(xiàn)了-77.28 mm的歷史最大負(fù)距平，與湖泊面積在1980s和1990s出現(xiàn)的萎縮狀態(tài)有很好的一致性，對以降水量為補給來源之一的當(dāng)惹雍錯來說，降水量在湖泊面積變化方面起到一定的作用.

研究區(qū)近40 a蒸發(fā)量總體呈減少趨勢，但是波動比較大，具體為1973-1984年蒸發(fā)量呈增加趨勢，1984-1992年蒸發(fā)量呈減少趨勢，1992-1998年蒸發(fā)量又呈增加趨勢，1998-2004年再一次呈減少趨勢，2005-2009年開始增加，2010年之后又減少；與湖泊面積呈反相關(guān)關(guān)系(圖8)，表明蒸發(fā)量減少，湖泊面積增大，近40 a蒸發(fā)量的減少，使當(dāng)惹雍錯湖水損失較小，可見，流域蒸發(fā)量的增減是湖泊面積變化的原因之一.

圖8 當(dāng)惹雍錯湖泊面積與氣溫、降水量、蒸發(fā)量和冰川面積變化趨勢

研究區(qū)從有湖泊資料的冰川變化趨勢上看，研究區(qū)近40 a氣溫的升高，一定程度上加速了冰川的融化，因此該區(qū)域的冰川應(yīng)該處于退縮狀態(tài)，這與衛(wèi)星遙感資料ETM數(shù)據(jù)所得冰川面積變化趨勢一致，冰川融化將會使冰川補給的河流徑流增加，導(dǎo)致下游湖泊面積增大，研究區(qū)南、北部冰川融水是當(dāng)惹雍錯補給來源之一，冰川面積的減少，使流入當(dāng)惹雍錯的河流補給增大，這與湖泊東南部達(dá)爾果藏布匯流處的湖泊面積增大表現(xiàn)一致，由于2000年之前所獲的衛(wèi)星遙感資料有限，因此有連續(xù)數(shù)據(jù)的2000年之后湖泊面積與冰川面積變化趨勢看出，冰川面積與湖泊面積呈負(fù)相關(guān)(圖8)，說明冰川面積減少，湖泊面積增大，因此冰川融水補給是平衡當(dāng)惹雍錯水量不可缺少的補給源.

從以上要素分析來看，在氣溫升高的背景下，降水量增加、蒸發(fā)量減少以及冰川退縮等共同作用導(dǎo)致湖泊面積的增加.

7 結(jié)論

通過對當(dāng)惹雍錯及其流域部分湖泊1977-2014年湖面面積變化以及結(jié)合冰川和氣候要素的綜合分析，得出以下結(jié)論：

1)與青藏高原其他內(nèi)陸湖泊一樣，當(dāng)惹雍錯面積也一直在變化之中，1977-2014年當(dāng)惹雍錯湖泊平均面積為835.75 km2，1977-2014年當(dāng)惹雍錯湖泊面積呈增大趨勢，其中1970s、1980s、1990s和2000s湖泊平均面積分別為829.15、827.50、826.42和837.19 km2;1990年湖面面積最小，為822.92 km2,1990年之后湖面面積呈緩慢增加趨勢，到2014年湖面面積為856.01 km2，與1977年相比湖面面積增加33.09 km2, 增幅率為4.02%.

2)湖面空間變化特點是位于東部達(dá)爾果藏布河流入湖處、西南部小湖1以及西部匯湖處2區(qū)位的湖面擴大最明顯，當(dāng)惹雍錯西南部小湖1于2014年9月水域范圍明顯擴大，與當(dāng)惹雍錯有相連趨勢，研究發(fā)現(xiàn)[5]，新生湖泊按照成因可以歸納為6種類型，即河道擴展、沼澤轉(zhuǎn)化、沙地或鹽堿地轉(zhuǎn)化、戈壁轉(zhuǎn)化、冰川融水匯流和季節(jié)性湖泊. 新生湖泊一般較小, 面積最大的不超過40 km2. 可見小湖1可能是沼澤轉(zhuǎn)化和冰川融水等共同作用的新生湖泊，有待于進(jìn)一步實地調(diào)查研究確認(rèn).

3)由于當(dāng)惹雍錯周邊一直沒有氣象觀測站，所以只能選取氣候特征、海拔高度、地貌特征等相接近，離湖泊最近的阿里地區(qū)改則縣和那曲地區(qū)申扎縣氣象站氣象資料，通過與湖泊面積的趨勢分析來闡述湖面變化的原因，雖然兩站氣象資料不能準(zhǔn)確代表湖泊區(qū)域氣候要素的變化，但是從總體趨勢來看，可以對湖泊面積變化原因作出定性的解釋，對以后的相關(guān)研究工作提供對比參考.

4) 當(dāng)惹雍錯湖泊面積與氣溫和降水量均呈正相關(guān)關(guān)系，與蒸發(fā)量和冰川變化均呈負(fù)相關(guān)，由于近年來氣溫升高推動冰川退縮，使入湖河流徑流增大，加之降水量的增加進(jìn)一步補充湖泊水量，蒸發(fā)量的減少降低湖面損失. 這些因素的結(jié)合使當(dāng)惹雍錯湖泊面積逐漸擴大. 當(dāng)惹雍錯面積變化基本反映了西藏高原北部干旱季風(fēng)氣候區(qū)內(nèi)陸水域?qū)夂蜃兓捻憫?yīng).

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Remote sensing analysis on the area variations of Tangra Yutso in Tibetan Plateau over the past 40 years

LABA Zhuoma1,2, DEJI Yangzong2, LA Ba2, CHEN Tao2, CI Zhen3, QIU Yubao4& PUBU Ciren2

(1:LhasaBranchofChengduPlateauMeteorologicalResearchInstituteofChina,MeteorologicalAdministration,Lhasa850001,P.R.China)(2: Tibet Institute of Plateau Atmospheric and Environmental Science Research, Lahasa 850001, P.R.China)(3: Tibet Lhasa Meteorological Bureau, Lhasa 850001, P.R.China)(4: Key Laboratory of Digital Earth Science, Institute of Remote Sensing and Digital Earth, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100094, P.R.China)

Lakes on the Tibetan Plateau play critical roles in the water cycle of the ecological and environmental systems of the plateau. The Tangra Yutso is one of the largest lakes in the Tibetan Plateau. There was rare analysis on the change in the Tangra Yutso lake area, particularly a long-time series analysis.This study analyzed the Tangra Yutso lake area change using the RS and GIS techniques, which were combined with the meteorological station element, environment factors such as glacier, to explore the reasons of lake area change in the past 40 years.The results showed that mean lake area is 835.75 km2in 1977-2014, with the smallest lake area of 822.92 km2in 1990. The lake area increased from 829.15 km2in the 1970s to 827.50 km2in the 1980s, and then 826.42 km2in 1990s, respectivly. There was an increasing trend since 2000. The spatial variations of lake area are characterized by an increasing trend over the period of 1977-2014, particularly in the eastern and southern part of the lake, and the western small lake besides the Tangra Yutso is enlarged since September, 2014,and almost linked with the Tangra Yutso. The main reasons for lake change should be attributed to the melting of glaciers, snow cover and the increasing of precipitation caused by climate warming in the past 40 years．

Tangra Yutso; lake area change; remote sensing analyze; Tibetan Plateau

*國家自然科學(xué)基金項目(41165003,41371351,41561017)和西藏自治區(qū)氣象局高原遙感技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新團(tuán)隊項目聯(lián)合資助.2016-01-06收稿;2016-05-03收修改稿. 拉巴卓瑪(1984～)，女，碩士，工程師;E-mail: lhakdron@126.com.

J.LakeSci.(湖泊科學(xué))， 2017， 29(2)： 480-489

DOI 10.18307/2017.0224

?2017 byJournalofLakeSciences