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重大进展

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2009重大进展

时间:  2010-03-15 11:26  点击:   次
2009年实验室承担的国家重大科研项目进展顺利,部分研究进展情况简述如下:
 
1. 科技部科技基础性工作项目《中国冰川资源及其变化调查》2009年度进展
      中国冰川资源及其变化调查项目以第一次冰川编目为参考,以2005-2006年为现状年,以高分辨率遥感数据与地理信息系统技术为基础,通过对西北干旱区和其它典型区冰川的遥感调查、现场考察和验证,获取西北干旱区和其它典型区冰川现状年的分布状况;并与第一次冰川编目数据进行比较,查明西部冰川资源变化;同时,以此调查数据为基础,综合定位监测与相关资料,评估冰川变化对水资源的影响,为西部水资源开发利用提供决策依据。2009年度进展包括:
      1)在第一次冰川编目数字化基础上,建立了空间数据集,完成了属性数据提取与建库。初步统计,修订后结果与原编目比较,新增冰川289条,净增面积947 km2。
      2)补充部分地区形状年遥感数据(aster和landsat tm影像),在此基础上进行了这些地区现状年冰川分布调查。初步统计,已经完成现状年遥感调查的冰川面积为42570 km2,占原编目冰川面积的80%,剩下的20%主要集中在常云雪覆盖严重的藏东南地区。
      3)以冰川属性数据提取方法为基础,利用aster dem(2005年前后)和现状年冰川边界,提取了现状年冰川属性数据,建立了对应的数据库。
      4)以2007-2008年间进行过野外考察的代表性冰川gps和gpr测量数据为基础,开展了代表性冰川冰面高程变化的总结分析及冰川后计算;面向复杂结构冰川冰内特征信息提取,以基于电磁波理论的射线追踪法重构冰内结构特征的算法研究为基础,开展了典型冰内结构特征的分析应用。该方法有助于定量解译gpr影像所包含的冰内信息。
      5) 冰川变化监测方法应用实验。在中国西部冰川区地形图dem与aster gdem数据坐标转换基础上,开展了部分地区冰川表面高程变化的分析;对珠峰北坡绒布冰川尝试基于高精度p5和alos影像的dem提取与冰量变化分析;利用干涉测量法获取了天山托木尔峰科其喀尔冰川和喀喇昆仑山音速盖提冰川表面运动速度场;初步尝试了全极化sar冰川分类方法的应用研究。
 
2. 《喜马拉雅山北坡冰碛湖溃决风险评价与典型分析》2009年度工作进展
      项目目标:通过补充遥感调查,结合区域气候变化研究成果,构建潜在危险性冰碛湖的评判指标体系和溃决概率估算模型,评价研究区潜在危险性冰碛湖的危险等级。选择朋曲河流域典型高风险冰碛湖,通过野外调查、模型分析,定量评估气候变化对高风险冰碛湖溃决洪水的影响,预估潜在溃决洪水发生的可能时间与强度,提出相应的承险和避险对策。
      根据项目年度计划要求,本年度完成喜马拉雅山北坡地区冰湖遥感制图,潜在危险性冰碛湖识别指标体系构建,并开展了典型危险性冰碛湖野外考察工作。
(一)喜马拉雅山北坡地区冰湖遥感制图
      收集和整编研究区地形图和遥感影像,共获取地形图278幅(1970年~1980年),遥感影像238幅(2004年~2008年),其中aster影像228幅,landsat tm影像10幅。基于上述影像资料、dem和冰川编目数据,采用自动提取和人工目视判别方法对喜马拉雅山北坡地区两期数据进行冰湖编目。统计冰湖编目结果,从数量上来看,在上世纪70~80年代,喜马拉雅山北坡地区冰湖总数为1750个,总面积为166.48km2;2004年~2008年期间,该地区冰湖总数为1680个,总面积为213.71km2。通过对两期冰湖编目数据进一步分析,发现近30年来该区域冰湖呈现“数量减少,面积增加”规律。
(二)喜马拉雅山北坡地区潜在危险性冰碛湖识别
      通过查阅文献,系统总结了识别潜在危险性冰湖的指标,并基于已溃决冰碛湖的分析和度量,从3个层次上构建了适合本研究区的冰碛湖溃决灾害评价体系。首先,确立适用于识别本研究区潜在危险性冰碛湖的识别指标和判断标准;然后,基于决策树理论建立潜在危险冰碛湖溃决概率的估算模型;在此基础上,从生命损失、经济损失和社会环境损失评价冰碛湖溃决的后果,结合潜在危险冰碛湖溃决概率,提出冰碛湖溃决风险指数的计算方法。基于上述方法,计算出喜马拉雅山北坡地区共有143个具有潜在危险性冰湖,约占研究区冰湖总数的9%。其中溃决概率等级为“非常高”的44个、“高”的47个、“中”的24个、“低”的24个、“非常低”的4个,分别占31%、33%、17%、17%和3%。
(三)喜马拉雅山北坡地区典型危险性冰湖野外考察
      2009年10月10日至10月28日期间,对溃决概率等级为“高”的皮达湖进行综合考察,分别开展了以下工作:(1)利用声纳仪器及gps进行水深测量,共获得有效采样点39559个,测得最深湖深为102.01米,利用gis技术构建了湖盆dtm,并初步计算了湖水库容;(2)对皮达湖母冰川??卡尔冰川进行常规观测,包括沿冰川主流线布置9根花杆测量冰川消融,采用差分gps测量冰川运动速度,利用gpr测量冰川厚度;(3)采用差分gps对冰碛坝几何形态进行测量,并利用gpr获取冰碛坝的内部结构,通过人工挖坑发现冰碛坝内含有冰核,其中采样处冰核顶部距地表1.35米;(4)开展冰碛物样本采集,湖坝松散堆积物分选性和磨圆度极差,空隙较大;冰湖两侧山体陡峭,岩石冻融风化作用强烈,岩体崩塌、滑坡时有发生;(5)在冰湖出水口及母冰川侧碛分别架设1台气象仪器,用于获取气温、降水、辐射、风向、风速等气象参数,其中冰湖出水口处架设的气象仪器还用于获取不同深度的地温和水温;(6)在冰湖出水口埋设水尺,并在考察期间对湖水水位进行观测,另外还测量了流速,计算结果为0.3m/s;(7)开展了冰湖溃决危险区社会经济和环境调查。
 
3.中国科学院知识创新工程重要方向项目《西部冰川变化及其影响监测与评估方法研究》
2009年研究进展
      项目目标:以遥感与地理信息系统技术为基础,通过对中国西部不同类型典型冰川区的定位观测、现场考察和验证,构建基于遥感与gis的冰川分布与动力特征的提取方法;通过增加更多冰川数量的厚度测量,建立适合不同规模冰川的储量估算方法;以典型观测冰川积累、消融、气象、水文等观测为基础,建立冰川融水计算模型及流域尺度冰川变化对水资源影响的分析模型,评估典型冰川及典型冰川流域冰川变化对水资源的影响,预测其可能的变化趋势,为全国范围的冰川变化调查、冰川变化影响评估提供一套集成的方法。
根据项目任务书的安排,2009年主要完成了以下几项任务:
      1)针对藏东南地区光学遥感冰川调查的缺陷,进行了基于全极化sar的冰川边界提取实验,结果表明该方法具有较高的精度,为解决云雪覆盖严重地区的冰川编目提供了新途径。
      2)完善了冰川区山脊线提取算法,解决程序中存在的问题,改善了程序的运行效率,并利用其完成了中国西部冰川区的山脊线提取;完善了基于冰川区山脊线的冰川边界自动分割程序,形成了由冰川外层边界向单条独立冰川转化的完整流程。
      3)利用西部冰川区国家基准三角控制点数据,完成了中国西部冰川区dem由xi’an-80坐标系向wgs-84坐标系的转换,同时,收集了中国西部冰川区aster gdem数据;利用glas激光测高数据对两套dem数据的精度进行了评估。
      4)采用alos数据和p5数据进行了小冬克玛底和珠峰地区dem的提取方法研究和精度评估。
      5)采用有限差分方法模拟了gpr雷达波在冰内的传播与反射过程,并对冰内空洞的雷达波反射特性进行了模拟,提高了gpr测厚雷达测量图像的解析精度。
      6)完善和改进了冰川高度、长度、坐标和编码等属性的自动计算程序,加入了异常处理功能,完成了冰川平均高度、最大高度、末端高度、中值面积高度、平均坡度、平均坡向、冰川朝向、冰川长度、冰川经纬度坐标、冰川编码等属性的自动计算流程。
      7)以科其喀尔巴西冰川为典型研究区,完成了基于能量平衡的冰崖消融模拟,并构建了线性水库模型,探讨和模拟了冰川区冰雪融水可能的汇流途径;对冰川作用流域径流和地温关系的进行了研究。

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