中國天山雪崩危險區(qū)劃及其時空動態(tài)

秦啟勇,李雪梅,2,3,郝建盛,張 博,李秋萍,龔志遠

(1. 蘭州交通大學 測繪與地理信息學院, 甘肅 蘭州 730070; 2. 甘肅省地理國情監(jiān)測工程實驗室, 甘肅 蘭州 730070;3. 地理國情監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用國家地方聯(lián)合工程研究中心, 甘肅 蘭州 730070; 4. 中國科學院地理科學與資源研究所陸地表層格局與模擬院重點實驗室, 北京 100101)

0 引言

雪崩是發(fā)生在高寒山區(qū)一種具有突發(fā)性、潛在性、運動速度快、破壞力巨大和難以預測等特點的重大自然災(zāi)害[1-3]。雪崩經(jīng)常造成交通廊道中斷、危害人民生命安全,從而嚴重阻礙山區(qū)人民經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展[4-6]。近10 a僅在亞洲高山區(qū)雪崩直接致死的人數(shù)超過1 500人,其中在我國天山、喜馬拉雅山、祁連山、橫斷山、崗日嘎布、念青唐古拉山等地區(qū)每年都會造成交通干線癱瘓和人員傷亡[7]。因此,在當前冰雪消融加劇和極端降水不斷增加的背景下,雪崩災(zāi)害的預防和管理至關(guān)重要,雪崩危險評估是雪崩災(zāi)害防治管理的有效手段,正確合理地對雪崩災(zāi)害進行劃分與評估,對雪崩減災(zāi)策略的制定具有重要的指導意義。

天山山脈作為中亞最大的山系,位于中亞和中國西北部,全長約2 500 km,其中約1 700 km在中國新疆維吾爾自治區(qū)(位于中國新疆的天山,簡稱為中國天山),由于西風環(huán)流和獨特地形的影響,寒冷季節(jié)降雪量豐富,雪崩災(zāi)害頻發(fā)[8-9]。穿越天山西部的高速公路經(jīng)常在每年的1月份和3月份發(fā)生雪崩災(zāi)害,造成道路癱瘓和死亡事件。為了對天山雪崩災(zāi)害進行防治,許多研究者根據(jù)實測數(shù)據(jù)并結(jié)合當?shù)氐匦蔚孛策M行災(zāi)害預防、治理研究和風險評估等研究。如ZHANG等[10]分析了雪崩發(fā)生地的地形,提出了設(shè)置警示牌的建議;姜逢清等[11]通過對天山積雪與雪崩研究站附近公路雪崩地段內(nèi)雪崩發(fā)生頻率、崩塌量及雪崩對道路的危害程度等資料,編制了雪崩危害道路圖;仇家琪等[12]揭示了雪崩的破壞力與雪深之間的關(guān)系,安裝了減少雪崩破壞力的設(shè)施來保護道路。HAO等[9]揭示了天山西部雪崩活動的誘發(fā)因素特征以及雪崩釋放概率與雪崩誘發(fā)因素之間的定量關(guān)系。雖然前人關(guān)于天山雪崩已經(jīng)開展了多項研究,但缺乏對整個天山雪崩整體性的災(zāi)害評估和預防策略的制定。根據(jù)雪崩的危險程度采取正確的措施,是制定或改進雪崩危險評估對雪崩活動影響的先決條件。由于實測數(shù)據(jù)的獲取涉及高風險、高成本和區(qū)域限制,中國天山高海拔地區(qū)的雪崩數(shù)據(jù)難以獲取,而遙感數(shù)據(jù)具有覆蓋面廣、時效性強和周期短等特點,將遙感數(shù)據(jù)與實測數(shù)據(jù)相結(jié)合是研究雪崩災(zāi)害評估的有效工具。

由于不同氣候區(qū)雪崩特征和類型的多樣性以及隨時間的動態(tài)變化性,雪崩危險在空間和時間上都有明顯的差異。區(qū)域性雪崩危險時空特征評估有助于山區(qū)土地利用規(guī)劃和雪崩災(zāi)害管理。空間上的雪崩危險與雪崩形成有關(guān)的因素評估,是由其不同因素的危險性疊加構(gòu)成的[5]。WASTL等[13]根據(jù)歷史雪崩數(shù)據(jù)評估了雪崩危險性,并區(qū)分出危險性高于公認水平的雪崩危險區(qū)域,在以后調(diào)查和規(guī)劃防護措施時優(yōu)先考慮。SCHWEIZER等[1]根據(jù)觀察的13 918次雪崩數(shù)據(jù)集量化了達沃斯地區(qū)雪崩發(fā)生和雪崩危險程度之間的關(guān)系;HAO等[7]根據(jù)歷史雪崩數(shù)據(jù)評估了4種類型雪崩的風險,量化了不同類型雪崩的危害并描述了其在大陸性雪氣候區(qū)隨時間的變化情況。在一個雪季中,由于積雪、土壤和氣象條件的變化,導致了在某一地區(qū)的不同時間內(nèi),雪崩危險會隨著時間的推移而變化。由于對雪崩危險隨時間變化缺乏了解,難以在適當?shù)臅r間制定正確的雪崩管理措施。了解區(qū)域雪崩危險隨時間的變化是改進雪崩危害管理的前提,雖然現(xiàn)有文獻對區(qū)域雪崩災(zāi)害的空間評估做了概述[1,7,9,11,13],但缺乏雪崩災(zāi)害隨時間的變化研究,對雪崩災(zāi)害的時間分布特征還沒有充分的科學認識。

針對上述弊端,本研究將遙感數(shù)據(jù)和實測數(shù)據(jù)相結(jié)合,研究分析中國天山雪崩危險在空間分布格局以及隨時間的動態(tài)變化特征,以期為天山雪崩的災(zāi)害防治管理提供科學依據(jù)和新的認知。

1 研究區(qū)概況

中國天山橫亙于新疆中部,東西綿延1 760 km,南北寬250～350 km,占天山山系總長度的2/3。中國天山山勢雄偉,山體平均海拔4 000 m,其中托木爾峰為天山山脈最高峰,海拔達7 435.3 m[14]。天山降水豐富從而成為中國積雪最豐富的地區(qū)之一[15]。豐富的降雪為該地區(qū)提供淡水資源的同時,也為該地區(qū)雪崩的形成提供了一定的條件,給周圍村民生命、財產(chǎn)和交通等造成威脅[16]。1967年建成的天山積雪雪崩研究站(TSSAR)位于鞏乃斯河谷中,海拔1 776 m,年降水量880 mm,固態(tài)降水量占年降水量的30%左右[17],冬季平均雪深53 cm,最大雪深接近160 cm[18]。為了分析中國天山雪崩危險隨時間的變化,將中國天山分為3個部分:Ⅰ天山北部、Ⅱ天山南部和Ⅲ天山東部[19-20],如圖1(a)所示。自中哈邊境起,天山東部從西向東為博格達山、巴里坤山、托木爾提以及哈爾里克山,占14.58%;天山北部從西向東分別為阿拉套山、科古琴山、博羅科努山、依連哈比爾尕山,還包括別珍套山、喀拉峻大草原(1 305～3 957 m)、烏孫山、伊犁河谷等,占39.23%,其中分水嶺高度在科古琴山,往東逐漸升高,到依連哈比爾尕山最高。天山南部從西到東分別為喀拉鐵克山、托木爾峰、汗騰格里峰、哈爾克他烏山、那拉提山、巴音布魯克草原、霍拉山,占46.19%,如圖1(b)所示。

圖1 研究區(qū)示意圖 Fig. 1 Schematic diagram of the study area

2 數(shù)據(jù)和方法

2.1 積雪和地形地貌數(shù)據(jù)

采用由美國國家冰雪產(chǎn)品數(shù)據(jù)中心提供的MODIS積雪產(chǎn)品和1979—2020年中國雪深長時間序列數(shù)據(jù)集[21]。MOD10A2在新疆地區(qū)積雪識別的總體準確度在87.5%～94.0%,能更好地反映天山積雪的真實情況[22],雪深數(shù)據(jù)來源于國家冰雪數(shù)據(jù)中心(NSIDC)的被動微波亮溫數(shù)據(jù),該數(shù)據(jù)集在中國具有較高的精度和較低的偏差,可以成功調(diào)查中國青藏高原、新疆和東北地區(qū)的雪深[23]。

地形數(shù)據(jù)采用由地理空間數(shù)據(jù)云平臺提供的空間分辨率90 m的DEM數(shù)據(jù),該數(shù)據(jù)用于提取模型分析所需的地形參數(shù),地形條件是唯一不變的本質(zhì)性衡量雪崩形成的因子,地形條件的優(yōu)劣,往往關(guān)系到雪崩是否發(fā)生以及規(guī)模。為使積雪和地形數(shù)據(jù)相匹配,將數(shù)據(jù)重采樣至相同的空間分辨率。

2.2 研究方法

根據(jù)張廷軍等[24]積雪劃分標準,將積雪分為穩(wěn)定積雪區(qū)和季節(jié)性積雪區(qū),穩(wěn)定積雪區(qū)又稱永久積雪區(qū),季節(jié)性積雪區(qū)是積雪具有明顯的季節(jié)變化(冬季形成,夏季消失)。統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)天山積雪在6月中旬—8月中旬積雪面積幾乎保持不變,因此對2000—2019年6月中旬—8月中旬積雪數(shù)據(jù)進行邏輯運算(由于受云影響,將每年6月中旬—8月中旬進行與運算,然后對近20 a數(shù)據(jù)進行或運算),得出季節(jié)性積雪區(qū)和穩(wěn)定積雪區(qū)。

在此基礎(chǔ)上,又將天山劃分為無、低、中、高和極高5個等級危險雪崩區(qū),其中極高雪崩區(qū)為穩(wěn)定積雪區(qū),將季節(jié)性積雪區(qū)根據(jù)地形和雪深數(shù)據(jù)在GIS環(huán)境中運用層次分析法整合。本研究沒有考慮氣象等動態(tài)因素,因為無法得到研究區(qū)廣泛的氣象數(shù)據(jù),地形參數(shù)在較短的時間內(nèi)沒有變化,而雪深數(shù)據(jù)是唯一隨時間變化的參數(shù),有利于分析雪崩危險隨時間的變化。因此本研究考慮了海拔、坡度、坡向、曲率、地面覆蓋和雪深6個因素,根據(jù)現(xiàn)有文獻[25-26],權(quán)重和評級依據(jù)專家的主觀意見和基于層次分析法的客觀分析確定,分配給各因素的數(shù)值被稱為權(quán)重,分配給各類因素的數(shù)值被稱為評級或內(nèi)部權(quán)重,具體參數(shù)內(nèi)涵和對雪崩的貢獻如下:

海拔高度是影響雪崩活動的一個重要參數(shù),因為雪地氣象條件隨海拔的變化而變化[27]。低海拔地區(qū)由于降雪量較少、森林茂密及溫度較高而不易發(fā)生雪崩,高海拔地區(qū)降雪量較高和森林覆蓋較少,更有利于引起雪崩。將DEM按500 m間隔劃分為6個等級,并根據(jù)文獻對不同等級給予權(quán)重,34.96%的研究區(qū)位于2 000 m以下,這些地區(qū)不容易受到雪崩的影響,而其余65.04%的研究區(qū)更容易受到雪崩影響,其中海拔4 000 m以上被給予1～9等級中的最高等級9。

坡度是雪崩危險劃分的一個重要參數(shù),天山雪崩發(fā)生在坡度為 29°～48°范圍內(nèi),平均坡度為37.2°,2/3的雪崩發(fā)生在坡度為36°～42°之間的斜坡上[9]。因此,研究區(qū)的坡度被劃分為5個等級,即[0°,15°)、[15°,25°)、[25°,34°)、[34°、45°)、[45°,90°],其中[34°,45°)被給予1～9等級中的最高等級9。

坡向決定了斜坡是在陽光直射下還是在陰影下,太陽直射的斜坡比陰影斜坡更穩(wěn)定,經(jīng)過一段時間積雪的積累陰影斜坡變得不穩(wěn)定[28]。根據(jù)雪崩發(fā)生的數(shù)據(jù)[27,29],將坡向劃分為9個等級,N和NE方向的山坡被認為比其他山坡更容易發(fā)生雪崩,并被賦予最高等級,占總研究區(qū)面積的29.7%。

雪深在雪崩的形成和分界中起著重要作用。當雪深達到一定程度時,斜坡上的積雪在重力作用下使其穩(wěn)定性低,雪崩就會被觸發(fā)。

本研究應(yīng)用層次分析法AHP(analytic hierarchy process, AHP)[30-33]評估雪崩危險,具體步驟如下:

1)計算判斷矩陣的最大特征值λmax;

2)一致性指標IC使用式(1)進行估計:

IC=(λmax-n)/(n-1)

(1)

式中,IC表示一致性指標,如果IC<0.1說明比較矩陣是一致的,否則需要修改比較矩陣;λmax表示最大的特征值;n表示比較因子的個數(shù)。

3)計算一致性比率RC使用式(2)來評估調(diào)查的可靠性,具體說明如式(2):

RC=IC/IR

(2)

式中:RC表示一致性比率;IR采用文獻[34]中計算1 000次的平均隨機一致性指標的取值;RC<0.1時結(jié)果是充分和合理的;RC>0.1時結(jié)果需調(diào)整;RC=0.1時結(jié)果較合理。

4)利用式(3)對雪崩危害指數(shù)AHI(avalanche hazard index, AHI)進行計算,如式(3):

(3)

式中:Ri表示分配給每個因素評級;Wi表示參數(shù)的權(quán)重;n表示因素的總數(shù); AHI是雪崩危險指數(shù)。AHI地圖被進一步分為4個危險等級,即無危險區(qū)、低危險區(qū)、中危險區(qū)和高危險區(qū)。

3 結(jié)果與討論

3.1 中國天山雪崩危險的空間格局

整體上,中國天山穩(wěn)定積雪區(qū)和季節(jié)性積雪區(qū)分別占 6.4%和 93.6%,天山北部、天山南部和天山東部分別占研究區(qū)的39.23%、46.19%和14.58%,如圖1(b)、1(c)所示。采用AHP計算AHI并進行歸一化,將AHI劃分為[0,0.26)、[0.26,0.33)、[0.33,0.4)、[0.4,1]共4個區(qū)間,分別為無危險區(qū)、低危險區(qū)、中危險區(qū)和高危險區(qū),其中無危險區(qū)、低危險區(qū)、中危險區(qū)、高危險區(qū)和極高危險區(qū)分別占研究區(qū)69.38%、16.33%、6.5%、1.39%和6.4%,如圖2(a)、2(c)所示。天山北部雪崩危險區(qū)主要分布在其北部和東部,主要包括阿拉套山、別珍套山、烏孫山、博羅科努山和依連哈比爾尕山等,其中極高和高雪崩危險區(qū)主要位于別珍套山、博羅科努山和依連哈比爾尕山,無雪崩區(qū)主要位于伊犁河谷和喀拉嶺大草原,烏孫山是低雪崩風險區(qū),別珍套山、博羅科努山和依連哈比爾尕山低海拔區(qū)以低和中度危險區(qū)為主;天山南部雪崩危險區(qū)主要分布在其西部和中部,主要包括喀拉鐵克山、托木爾峰、汗騰格里峰、哈爾克他烏山、霍拉山等;天山東部雪崩危險區(qū)主要分布在其西部和東部,主要包括博格達山、 巴里坤山和哈爾里克山及托木爾提峰等, 其中極高和高雪崩危險區(qū)主要分布在博格達峰和托木爾提峰;其中天山北部季節(jié)性積雪區(qū)和穩(wěn)定積雪區(qū)分別占36.65%和2%,天山南部季節(jié)性積雪區(qū)和穩(wěn)定積雪區(qū)分別占42.78%和4.13%,天山東部季節(jié)性積雪區(qū)和穩(wěn)定積雪區(qū)分別占14.17%和0.27%,穩(wěn)定積雪區(qū)從高到低依次為天山南部、天山北部、天山東部。統(tǒng)計天山北部、天山南部和天山東部雪崩危險比例可知,天山北部的雪崩危險從低到極高分別占73.42%、11.5%、4.2%、0.88%和10%;天山南部的雪崩危險從低到極高分別占60.64%、14.77%、6.44%、1.49%和16.66%;天山東部的雪崩危險從低到極高分別占86%、7.87%、2.17%、0.12%和3.84%,如圖2(b)所示。

圖2 雪崩危險分布Fig. 2 Avalanche hazard distribution diagram

3.2 中國天山雪崩危險的年內(nèi)變化格局

整體上,雪崩危險在雪季中呈現(xiàn)單一峰值模式,雪崩危險,在2月份達到峰值;其中11月份雪崩低危險區(qū)、中危險區(qū)和高危險區(qū)分別占23.35%、7.17%和0.15%;12月份雪崩低危險區(qū)、中危險區(qū)、高危險區(qū)和極高危險區(qū)分別占5.69%、10.8%、12.24%和1.94%;1月份雪崩低危險區(qū)、中危險區(qū)、高危險區(qū)和極高危險區(qū)分別占3.83%、10.88%、13.65%和2.30%;2月份雪崩低危險區(qū)、中危險區(qū)、高危險區(qū)和極高危險區(qū)分別占2.82%、8.61%、13.51%和5.73%;3月份雪崩低危險區(qū)、中危險區(qū)、高危險區(qū)和極高危險區(qū)分別占5.68%、10.79%、12.21%和2%;4月雪崩低危險區(qū)、中危險區(qū)和高危險區(qū)分別占17.74%、11.41%和1.52%(表1)。低危險區(qū)比例從11—2月份逐漸減少,2—4月份逐漸增大;中危險區(qū)比例11—1月份增加,1—2月份減少,2月份之后增加;高危險區(qū)比例11—1月份逐漸增大,11—12月份增幅最大,12—1月份幅度較小,1—4月份減少,其中1—3月份減少幅度較小,3—4月份減小幅度較大;極高危險區(qū)比例11—2月份增加,1—2月份增加幅度較大,2—4月份較少。以上分析得出不同等級雪崩危險隨時間變化有顯著差異,分析研究區(qū)11—4月雪深發(fā)現(xiàn),雪季初期11—12月份雪深急劇增加,雪季中期1—2月份雪深增加緩慢,2月份雪深達到最大,雪季結(jié)束3—4月份雪深急劇下降。雪崩危害程度從1月份開始明顯增加,在2月份達到峰值,然后下降。由于陽光照射雪水滲入使積雪與地面摩擦力減小同時隨著雪深增加,斜坡上的積雪在重力作用下使其穩(wěn)定性降低,雪崩危害隨雪深的增加而增大,2月份雪深達峰值,雪崩危害也達峰值,導致2月份雪崩頻發(fā),高雪崩破壞和釋放頻率,使2月份成為雪崩危害最嚴重的時期。如2015年2月22日,距離積雪站143.32 km 的新疆維吾爾自治區(qū)塔城地區(qū)沙灣縣境內(nèi)發(fā)生地震,導致出現(xiàn)大規(guī)模雪崩,嚴重阻礙交通;2017年2月19—20日發(fā)生強降雪導致發(fā)生8處雪崩。因此,應(yīng)在2月份加強雪崩的預防和管理,將危險的影響降到最低,發(fā)出早期警告,以防止災(zāi)難性后果。

表1 中國天山各區(qū)雪崩風險年內(nèi)變化Table 1 Changes of avalanche risk in each region over time within a year in Chinese Tianshan Mountains %

續(xù)表

3.2.1 中國天山北部雪崩危險的年內(nèi)變化格局

從圖3展示天山北部11月份雪崩危險最低,雪崩危險值在0～0.4之間,12月份別珍套山、博羅科努山和依連哈比爾尕山雪崩危險明顯增加,雪崩危險值在0～0.7 之間,1—2月份雪崩危險達到最大,3月份雪崩危險開始降低,至4月份雪崩危險在0～0.5之間,整體上從11—4月份,雪崩風險先逐漸增加后減小,在一個雪季中別珍套山、博羅科努山和依連哈比爾尕山雪崩危險變化最明顯。從表1可以看出,11月份雪崩低危險區(qū)域和中危險區(qū)占22.64%和3.94%;12月份雪崩危險等級從低到極高分別占4.61%、13.30%、8.61%和0.07%;1月份雪崩危險等級從低到極高分別占2.32%、14.76%、9.27%和0.24%;2月份雪崩危險等級從低到極高分別占0.9%、11.08%、13.39%和1.21%;3月份雪崩危險等級從低到極高分別占4.59%、13.2%、8.68%和0.12%;4月份雪崩危險等級從低到高分別占16.7%、9.44%和0.44%。從圖4可以看出,低危險區(qū)比例從11—2月份逐漸減小,其中11—12月份變化幅度最大,2—4月份逐漸增大;中危險區(qū)比例11—1月份逐漸增加,1—2月份減小,2—3月份增加,3—4月份又減小;高危險區(qū)比例從11—2月份逐漸增加,2月份達峰值;極高危險區(qū)比例在2月份達峰值,低危險區(qū)隨時間變化呈V型,高危險區(qū)和極高危險區(qū)呈上凸單峰型且在2月份均達峰值。

圖3 研究區(qū)不同等級雪崩危險程度的年內(nèi)分布Fig. 3 Intra-annual distribution of avalanche danger for different levels of the study area

圖4 中國天山各區(qū)域雪崩等級變化比例Fig. 4 Proportion of the change of avalanche grade in each region in Chinese Tianshan Mountains

3.2.2 中國天山南部雪崩危險的年內(nèi)變化格局

圖3展示天山南部11月份雪崩危險值在0～0.5之間,霍拉山和哈爾克他烏山在12月份雪崩危險值高于托木爾峰和汗騰格里峰,托木爾峰和汗騰格里峰雪崩危險值在1月份高于霍拉山和哈爾克他烏山,2月份托木爾峰、汗騰格里峰、哈爾克他烏山、霍拉山的雪崩危險值達到最大,3月份托木爾峰和汗騰格里峰雪崩危險值低于霍拉山和哈爾克他烏山,4月份雪崩危險值在0～0.6之間,4月份雪崩危險值高于11月份雪崩危險值。從表1可以看出,11月份雪崩危險等級從低到高分別占26.87%、12.16%和0.33%;12月份雪崩危險等級從低到極高分別占6.43%、10.04%、18.75%和4.14%;1月份雪崩危險等級從低到極高分別占5.04%、8.67%、20.88%和4.77%;2月份雪崩危險等級從低到極高分別占4.51%、7.24%、16.56%和11.05%;3月份雪崩危險等級從低到極高分別占6.43%、10.09%、18.63%和4.22%;4月份雪崩危險等級從低到高分別占19.81%、16.64%和2.91%。從圖4可以看出,低危險區(qū)比例從11—2月逐漸減少,其中11—12月份變化幅度較大,2—4月份逐漸增加;中危險區(qū)比例從11—2月份逐漸減少,2月份之后增加;高危險區(qū)比例11—1月份呈增加,且11—12月份變化幅度較大,1—2月份和3—4月份呈減少;極高危險區(qū)11—2月份均增加,且1—2月份增加幅度較大,2—4月份呈減少,綜上低危險區(qū)和中危險區(qū)呈V型,在2月份達最低值,高危險區(qū)和極高危險區(qū)呈單峰型,分別在1月份和2月份達峰值。

3.2.3 中國天山東部雪崩危險的年內(nèi)變化格局

從表1可以看出,隨著時間的變化雪崩危險等級也在變化,11月份只有低危險區(qū)占14%雪崩危險;12月份低危險區(qū)、中危險區(qū)和高危險區(qū)分別占6.26%、6.46%和1.28%;1月份從低危險區(qū)到高危險區(qū)分別占4.09%、7.41%和2.51%;2月份出現(xiàn)極高危險區(qū),雪崩危險等級從低到高分別占2.66%、6.26%、4.10%和0.98%;3月雪崩危險等級逐漸降低,從低到高分別占6.26%、6.46%和1.28%;4月份雪崩危險低危險區(qū)和中危險區(qū)分別占13.96%和0.04%。從圖4展示天山東部低危險區(qū)比例從11—2月份逐漸減少,2月份之后又逐漸增加;中危險區(qū)從11—1月份逐漸增加,其中11—12月份增加幅度較大,1月份以后逐漸減少;高危險區(qū)從11—2月份逐漸增加,2月份以后逐漸減小;而極高危險區(qū)出現(xiàn)在2月份,綜上,不同雪崩危險等級隨時間變化均呈單峰型,其中低危險區(qū)呈先減后增,而其他均呈先增后減,高危險區(qū)和極高危險區(qū)在2月份達到峰值,低危險區(qū)在2月份達最低值,積雪深度變化與雪崩危害成正比,雪深越深,雪崩危害也越高。為了驗證得到的結(jié)果是否可靠,選擇138次雪崩位置附近的11個像元(記錄的138次雪崩是雪崩沉積物的位置),記錄11—4月共66個像元雪崩危險隨時間的變化,在一個雪季中雪崩危險呈單峰型趨勢,如圖5所示。HAO等[7]根據(jù)實測數(shù)據(jù)研究了雪崩危險指數(shù),整體結(jié)論與文中研究結(jié)果一致。

圖5 雪崩危險指數(shù)隨時間的變化趨勢Fig. 5 Variation trend of avalanche risk index with time

綜上所述,不同雪崩危險等級在積雪季呈現(xiàn)單一的峰值模式,其中低危險區(qū)均呈V型,在2月份達最低值,天山東部和天山北部高危險區(qū)在2月份達峰值,而在天山南部在1月份達峰值,極高危險區(qū)均在2月份達峰值,危害指數(shù)越高,雪崩頻發(fā)和破壞越高。積雪季中期1—2月份雪深增加,2月份深度最大,隨著雪深增加,斜坡上的積雪在重力作用下使其穩(wěn)定性降低,天山區(qū)域在2月份雪崩高危險和極高危險占比較高,導致雪崩在2月份頻發(fā),成為雪崩危害最嚴重的時期。在積雪季內(nèi),本研究只考慮了積雪深度隨時間的變化,不同研究區(qū)不同等級雪崩危險也會發(fā)生波動,導致不同研究區(qū)不同等級雪崩危險隨時間變化。而氣候的變化會隨著時間的推移影響不同研究區(qū)不同等級的雪崩危險,從而改變雪崩危險的時間規(guī)律,這將使我們更難規(guī)避雪崩風險。因此,評估氣候變化對區(qū)域雪崩危險隨時間變化的影響將是我們下一步的工作。

4 結(jié)論

文中通過層次分析法將地形和雪深等參數(shù)在地理信息系統(tǒng)中整合構(gòu)建雪崩危險評估體系,識別雪崩危險區(qū),在此基礎(chǔ)上分析中國天山雪崩危險在空間分布格局以及隨時間的動態(tài)變化特征,主要結(jié)論如下:

1) 將中國天山雪崩危險劃分為5個等級,69.38%、16.33%、6.5%、1.39%和6.4%分別處于無危險區(qū)、低危險區(qū)、中危險區(qū)、高危險區(qū)和極高危險區(qū)。

2) 中國天山總體雪崩危險度在一段時間內(nèi)呈現(xiàn)出單一的峰值模式。雪崩危害隨雪深的增加而增大,2月份雪深達峰值,雪崩危害也達峰值,導致2月份雪崩頻發(fā),高雪崩破壞和釋放頻率,使2月份成為雪崩危害最嚴重的時期,從分區(qū)看,極高危險均在2月達峰值,而天山東部和天山北部高危險區(qū)在2月份達峰值,天山南部在1月份達峰值。因此,應(yīng)在1—2月份加強雪崩的預防和管理。