孟乘楓，仲 濤，鄭江華,2，王 南，劉澤軒，任祥源

（1.新疆大學(xué)地理與遙感科學(xué)學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830017；2.新疆大學(xué)綠洲與生態(tài)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆 烏魯木齊 830017；3.新疆大學(xué)生態(tài)與環(huán)境學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830017）

冰湖是以現(xiàn)代冰川融水為主要補(bǔ)給源或在冰磧壟洼地內(nèi)積水形成的天然水體［1］。冰湖對(duì)氣候變化高度敏感，是全球氣候變化監(jiān)測(cè)的重要組成部分。古冰川和現(xiàn)代冰川在亞洲高海拔地區(qū)造就了眾多冰湖，在全球氣候變暖的背景下，中國西北地區(qū)從20 世紀(jì)80 年代開始有暖干向暖濕轉(zhuǎn)變的趨勢(shì)［2］，西北部高海拔地區(qū)冰川整體呈現(xiàn)出萎縮、變薄的趨勢(shì)［3-4］，可能導(dǎo)致冰湖潰決洪水及泥石流等災(zāi)害的發(fā)生［5］，對(duì)下游人類活動(dòng)構(gòu)成潛在威脅。因此，探討河源區(qū)冰湖變化特征及影響對(duì)于了解冰凍圈氣候環(huán)境變化及災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估有著重要意義。

目前，中國開展的冰湖變化遙感監(jiān)測(cè)主要集中于喜馬拉雅山［6］及其子區(qū)域（葉如藏布流域［7-8］、波曲河流域［9］、科西河流域［10］、希夏邦馬峰［11-12］）、念青唐古拉山子區(qū)域（念青唐古拉山西段［13］、帕隆藏布江上游［14］）、青藏高原（布加崗日［15］、那曲［16］、尼都藏布流域［17］、彼得藏布流域［18］）、帕米爾高原［19］、喀喇昆侖山［20］、天山山脈［21］、阿爾泰山［22］等區(qū)域。對(duì)于冰湖研究的側(cè)重點(diǎn)主要包括：基于遙感的冰湖信息提取方法及應(yīng)用［23-25］，冰湖對(duì)區(qū)域氣候變化響應(yīng)的時(shí)空特征分析及影響因素分析［26-27］，典型區(qū)域潛在危險(xiǎn)性冰湖的識(shí)別、特征分析與預(yù)測(cè)［28］，冰湖潰決災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與預(yù)警等［29-30］。研究表明，喜馬拉雅山區(qū)新生冰湖擴(kuò)張速率為每年0.96 km2，其中冰川補(bǔ)給湖面積增長占增長總量的75.4%，證實(shí)了冰川融水在冰川湖泊擴(kuò)張中的主導(dǎo)作用［31］。自20 世紀(jì)80年代全球變暖以來，青藏高原地區(qū)冰川一直處于負(fù)平衡狀態(tài)，1990—2010年青藏高原冰湖面積增加128.5 km2［32］。同樣受到氣候變暖和冰川退縮的影響，天山冰湖面積每年平均以0.689 km2或0.8%的速度擴(kuò)張［21］。

昆侖山位于中國西北部的干旱半干旱地區(qū)，跨經(jīng)度范圍大，氣候要素變化具有區(qū)域性特征，開展昆侖山冰湖變化監(jiān)測(cè)一方面可以為干旱區(qū)水資源的合理開發(fā)利用提供參考，另一方面可為冰湖潰決災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供數(shù)據(jù)支撐。當(dāng)前對(duì)昆侖山整體冰湖變化特征缺乏全面認(rèn)識(shí)，因此，本文基于GEE以2000—2020年的Landsat 遙感數(shù)據(jù)開展昆侖山冰湖遙感監(jiān)測(cè)，分析近年來昆侖山冰湖時(shí)空變化特征，同時(shí)結(jié)合氣象數(shù)據(jù)，探究冰湖變化的影響因素。

1 研究區(qū)概況

昆侖山西部與帕米爾高原相接，東部以青海省東南部為界，北部與塔里木盆地和柴達(dá)木盆地相連，南部與西藏自治區(qū)西北部相接（圖1）。昆侖山脈是一個(gè)東西走向的山脈，位于34°～40°N，75°～100°E之間，全長約2500 km，寬130～200 km，相比較而言，西部比東部窄，平均海拔超過了4000 m，總面積約50×104km2［33］。昆侖山脈西高東低，地形以較為陡峭的山坡和較為高大的山峰為特點(diǎn)，存在較多山體與斜坡。雖然昆侖山冰湖接納一些雨水，但其主要由積雪和冰川供水，流量遂因季而異，夏季冰雪的強(qiáng)烈融化是冰湖水補(bǔ)給的主要來源。研究區(qū)東西跨度大，氣溫、降水等氣候條件差異較大，為便于觀察冰湖對(duì)氣候的響應(yīng)，研究常把昆侖山分為東、中、西三部分。由于中部、東部地區(qū)冰湖分布較少，本文在張連成等［34］的研究基礎(chǔ)上，將昆侖山中部與東部合并，以81°E為界線把昆侖山地區(qū)分為東西兩部分。

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

2 數(shù)據(jù)來源與方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

遙感影像數(shù)據(jù)來源于GEE平臺(tái)，獲取了2000—2020 年逐年Landsat 系列衛(wèi)星數(shù)據(jù)，用于提取研究區(qū)的冰湖輪廓范圍［35］。同時(shí)，為了減小季節(jié)差異對(duì)冰湖面積變化帶來的影響，降低山區(qū)因云量過高而對(duì)遙感影像解譯造成的誤差，確保圖像的分辨率，故大部分選取云量較少、冰湖變化穩(wěn)定的9—10 月影像進(jìn)行處理［36］。其中，2000 年、2004—2007 年、2013 年由于數(shù)據(jù)缺失擴(kuò)展了影像的采集時(shí)間（8—11月）。

DEM 數(shù)字高程數(shù)據(jù)采用覆蓋中國昆侖山地區(qū)范圍內(nèi)的數(shù)字高程數(shù)據(jù)產(chǎn)品SRTM DEMUTM，數(shù)據(jù)的空間分辨率為90 m，可以滿足山區(qū)復(fù)雜地形條件下的DEM需求，用于提取研究區(qū)的海拔、坡向、山體陰影等地形因子，從而對(duì)冰湖分布進(jìn)行空間分析，獲取自中國地理空間數(shù)據(jù)云（http://www.gscloud.cn/）。

氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)選取FLDAS 數(shù)據(jù)集（https://disc.gsfc.nasa.gov/）2000—2020 年近20 a 的氣溫和降水?dāng)?shù)據(jù)，時(shí)間分辨率為1 個(gè)月，空間分辨率為0.1°×0.1°。

冰川冰湖編目數(shù)據(jù)使用GLIM全球冰川編目數(shù)據(jù)以及2017—2018年中國西北冰川編目數(shù)據(jù)［37］，空間分辨率為30 m。冰湖編目數(shù)據(jù)使用高亞洲冰湖編目數(shù)據(jù)集（http://www.ncdc.ac.cn）。

2.2 研究方法

2.2.1 基于GEE 遙感云計(jì)算平臺(tái)的影像監(jiān)督分類本文基于GEE 平臺(tái)的Landsat-5/7/8 遙感影像，通過去云函數(shù)進(jìn)行無云影像的合成，以保證研究區(qū)影像質(zhì)量。其次，在合成影像上選取一定數(shù)量均勻隨機(jī)分布的樣本點(diǎn)，分別為植被、裸地、積雪、冰湖4類。篩選其中70%的樣本，使用Random Forest（RF，隨機(jī)森林）進(jìn)行影像分類，另外30%樣本點(diǎn)用于精度驗(yàn)證（圖2）。隨機(jī)森林法具有人工干預(yù)少、分類效果明顯、運(yùn)算效率高等優(yōu)點(diǎn)。構(gòu)建混淆矩陣，進(jìn)行精度檢驗(yàn)，計(jì)算總體分類精度（Overall Accuracy，OA）平均值為0.92，Kappa 系數(shù)平均值為0.89。將提取得到的冰湖邊界進(jìn)行矢量化，進(jìn)行人工目視解譯，以消除山體陰影造成分類誤差產(chǎn)生的影響。

圖2 冰湖提取流程圖Fig.2 Flow chart of glaclake extraction

從基于GEE 得到的影像監(jiān)督分類結(jié)果中提取出冰川、冰湖，將得到的冰川數(shù)據(jù)與2015 年冰川編目數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比［9］，得到具有可靠性的冰川數(shù)據(jù)后，以冰川末端為中心建立10 km緩沖區(qū)［38］。對(duì)冰湖數(shù)據(jù)進(jìn)行目視解譯，以初步消除山體陰影。之后與DEM生成的坡度圖和冰川緩沖區(qū)進(jìn)行疊加分析，進(jìn)行二次精提取，并刪除面積小于0.01 km2的錯(cuò)分冰湖［39］。提取出的冰湖與高亞洲冰湖編目數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，冰湖面積誤差為8.69%，冰湖數(shù)量誤差為9.07%，在可接受范圍之內(nèi)。

2.2.2 Sen+Mann-Kendall Theil-Sen 斜率估算和Mann-Kendall 顯著性檢驗(yàn)是兩種非參數(shù)檢驗(yàn)方法［40］。Sen 趨勢(shì)度是經(jīng)過計(jì)算序列的中值，其可以很好地減少噪聲的干擾。計(jì)算公式為：

使用趨勢(shì)度β來判斷時(shí)間序列的升降。β＞0時(shí)，時(shí)間序列呈上升趨勢(shì)，反之，呈下降趨勢(shì)。

而Mann-Kendall方法本身對(duì)序列分布無要求且對(duì)異常值不敏感［41］，Mann-Kendall趨勢(shì)檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量S計(jì)算方法為：

其中，

選取時(shí)間序列長度n=21（2000—2020年），統(tǒng)計(jì)量S近似服從標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布，使用檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量Z進(jìn)行趨勢(shì)檢驗(yàn)，檢驗(yàn)中取顯著水平α=0.05，Z1-α=Z0.975=1.96。Z值由以下公式計(jì)算：

式中：n是序列中數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)，m是序列中結(jié)（重復(fù)出現(xiàn)的數(shù)據(jù)組）的個(gè)數(shù)，ti是結(jié)的寬度（第i組重復(fù)數(shù)據(jù)組中的重復(fù)數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)）。對(duì)Z值進(jìn)行雙邊趨勢(shì)檢驗(yàn)。在Matlab 中運(yùn)用該方法完成對(duì)研究區(qū)氣溫和降水的趨勢(shì)分析和顯著性檢驗(yàn)。

2.2.3 Person 相關(guān)系數(shù) Person 相關(guān)系數(shù)又稱為Person 積矩相關(guān)系數(shù)，用于度量?jī)蓚€(gè)變量X和Y之間的線性相關(guān)性，通常用r來表示，r為兩變量間協(xié)方差和標(biāo)準(zhǔn)差的商，公式為：

Person相關(guān)系數(shù)進(jìn)行相關(guān)性分析的約束條件為兩變量獨(dú)立；兩變量均為連續(xù)變量；兩變量均符合正態(tài)分布且二元分布也符合正態(tài)分布；兩變量之間有線性關(guān)系。r值為［-1，1］區(qū)間，其絕對(duì)值越大，變量之間的相關(guān)性就越強(qiáng)；r=0時(shí)，表示兩變量不存在線性相關(guān)；r=1 時(shí)，表示兩變量呈完全正線性相關(guān)；r=-1時(shí)，表示兩變量呈完全負(fù)線性相關(guān)。

3 結(jié)果與分析

3.1 昆侖山冰湖變化時(shí)空特征分析

3.1.1 昆侖山冰湖數(shù)量和面積總體變化特征 近20 a 昆侖山地區(qū)冰湖總體表現(xiàn)出數(shù)量增多、面積增大的趨勢(shì)，且二者的變化表現(xiàn)出一致性（圖3）。2000 年該地區(qū)共有冰湖642 個(gè)，冰湖面積共計(jì)28.03 km2；2020年冰湖數(shù)量增長至894個(gè)，總面積達(dá)50.83 km2。冰湖的總數(shù)量增加了39.25%，總面積增加了81.35%，平均以每年2.22%和3.65%的速度增加。昆侖山冰湖面積平均每年擴(kuò)張1.09 km2，與高亞洲冰湖變化趨勢(shì)一致，擴(kuò)張速率低于帕米爾高原—興都庫什山—喜馬拉雅與青藏高原地區(qū)冰湖面積年均擴(kuò)張速率（6.43 km2·a-1）［32］。

圖3 2000—2020年昆侖山地區(qū)冰湖數(shù)量與面積變化統(tǒng)計(jì)Fig.3 The number and area change statistics of glacial lakes in Kunlun Mountains from 2000 to 2020

昆侖山冰湖的變化整體可分為兩個(gè)階段，第一個(gè)階段是2013年之前，冰湖總量較少、總面積較小，數(shù)量年際變化明顯，出現(xiàn)周期性的先升高后降低現(xiàn)象。如，2000—2004年、2004—2009年、2009—2013年，冰湖數(shù)量增加，后經(jīng)歷2～3 a 的回落，又降低至升高前水平。第二個(gè)階段是2014—2020年，冰湖數(shù)量在2014 年大幅增加后持續(xù)穩(wěn)定增長。冰湖面積無顯著變化，呈平穩(wěn)增加趨勢(shì)。

3.1.2 昆侖山不同區(qū)域冰湖變化特征 以81°E 為界將昆侖山分為東西兩部分，分別討論各區(qū)域冰湖數(shù)量和面積變化情況。結(jié)果表明，研究區(qū)冰湖數(shù)量與面積均呈西多東少的分布特征（圖4）。2020 年，西昆侖山冰湖數(shù)量占總量的73.60%，冰湖面積占總面積的81.11%。西部山區(qū)海拔高，冰川覆蓋面積廣闊，山谷間常有積雪融水聚積，適宜冰湖的發(fā)育和擴(kuò)張。而東部地勢(shì)較為平坦，多發(fā)育有以降水為主要補(bǔ)給的大型湖泊。從冰湖數(shù)量和面積變化的絕對(duì)量來看，西部冰湖的數(shù)量和面積增長劇烈，成為研究區(qū)冰湖數(shù)量和面積增加的主要成分。近20 a，西昆侖山冰湖平均以每年11.6個(gè)的速度增長，東部年均冰湖增長數(shù)接近于0，甚至有大量年份出現(xiàn)負(fù)增長現(xiàn)象。東、西昆侖山冰湖面積變化基本一致，西昆侖山面積年均增長率為4.26%，東昆侖山面積年均增長率為3.78%?？傮w而言，西昆侖山冰湖所占比重大，增長快，在未來也具有很大的擴(kuò)張潛力。

圖4 2000—2020年昆侖山地區(qū)東西部冰湖數(shù)量與面積對(duì)比Fig.4 Comparison of the quantity and area of glacial lakes in eastern and western Kunlun Mountains from 2000 to 2020

3.1.3 昆侖山不同規(guī)模冰湖變化特征 由于研究區(qū)范圍較大，地形復(fù)雜，昆侖山冰湖規(guī)模差異大，面積最小的約0.01 km2（2000 年），最大冰湖面積可達(dá)9.53 km2（2020 年），近20 a 面積平均值為39.93 km2。其中，絕大多數(shù)冰湖為面積小于0.1 km2的小型冰湖。

分析發(fā)現(xiàn)，不同規(guī)模的冰湖數(shù)量變化趨勢(shì)具有一致性，均與冰湖總數(shù)的變化曲線相吻合（圖5）。面積小于0.1 km2的冰湖數(shù)量最多，平均占冰湖總數(shù)量的84.36%，面積超過0.2 km2的冰湖數(shù)量?jī)H占6.80%，面積越大的冰湖，數(shù)量越少。從不同規(guī)模面積總和來看，大于0.2 km2的冰湖占比最大，可達(dá)55.17%；其次為面積小于0.1 km2的冰湖，平均占比為26.03%，0.1～0.2 km2的冰湖面積所占比重最小。面積小于0.1 km2的小規(guī)模冰湖數(shù)量最多，增長速度最快，數(shù)量平均增長速度為每年13.45個(gè)，演化更為激烈。0.1～0.2 km2的冰湖數(shù)量近20 a表現(xiàn)為負(fù)增長趨勢(shì)，該類冰湖多位于較高海拔地區(qū)，水分補(bǔ)給受冰川退縮等因素的影響，出現(xiàn)消退甚至消失。由此，昆侖山小規(guī)模冰湖演化更為激烈，對(duì)氣候及其周圍環(huán)境變化敏感，與Chen等［42］認(rèn)為高亞洲地區(qū)小規(guī)模冰湖（≤0.04 km2）增長最為明顯的觀點(diǎn)具有一致性；大規(guī)模冰湖調(diào)蓄能力更強(qiáng)，不易隨外界因素產(chǎn)生變化。

圖5 2000—2020年昆侖山地區(qū)不同規(guī)模冰湖數(shù)量與面積對(duì)比Fig.5 Comparison of the quantity and area of different scale glacial lakes in Kunlun Mountain area from 2000 to 2020

3.1.4 昆侖山不同海拔冰湖變化特征 高山地區(qū)的冰湖形成多與冰湖周邊地形相關(guān)［29］。為了進(jìn)一步分析不同海拔地區(qū)冰湖的分布和變化，本研究以200 m間距對(duì)冰湖分布的海拔區(qū)間進(jìn)行了劃分（圖6）。統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，近20 a 中國昆侖山地區(qū)冰湖海拔分布的下限為3200～3400 m，分布上限為5800～6000 m，略低于青藏高原內(nèi)陸地區(qū)冰湖分布的最高海拔（2020年青藏高原冰湖分布最高海拔為6254 m）［43］。大量冰湖集中分布于4600～5600 m，數(shù)量和面積分別占全部的71.58%和70.51%。這是由于研究區(qū)冰川主要分布于海拔4000～6000 m，冰川面積退縮主要集中于4500～5500 m，超過此范圍冰川面積幾乎無變化［2］。昆侖山最大積雪量位于海拔5500 m左右，由于積雪主要來源于高海拔地區(qū)的固態(tài)降水，可推測(cè)研究區(qū)海拔5500 m 處存在最大降水帶［44］。充足的冰川融水、固態(tài)降水等補(bǔ)給來源是該海拔區(qū)間冰湖分布較高的重要原因。

研究區(qū)冰湖數(shù)量呈現(xiàn)近似正態(tài)分布，在4800～5000 m范圍分布最多，平均數(shù)量為137個(gè)，約為總數(shù)的17.84%。冰湖面積主要分布于5200～5400 m，平均面積達(dá)到8.11 km2，約為總面積的20.32%。從變化趨勢(shì)上看，冰湖數(shù)量增加集中于海拔4800～5000 m，數(shù)量增加了46個(gè)，約為總增長量的18.25%，冰湖面積擴(kuò)張集中于海拔5200～5400 m，約為面積增長總量的20.32%。

以2020年為例，對(duì)昆侖山不同區(qū)域和不同規(guī)模冰湖在不同海拔的分布情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析（圖7）。對(duì)于不同區(qū)域冰湖而言，東昆侖山冰湖數(shù)量分布峰值位于海拔4800～5000 m，冰湖面積分布峰值位于海拔3600～3800 m，在此區(qū)間內(nèi)，東部冰湖面積為西部冰湖的4.97 倍。造成以上特征的主要原因是東昆侖山北坡受第四紀(jì)以來地質(zhì)斷陷、冰川侵蝕、冰磧阻塞等的影響［45］，在3600～3800 m 范圍形成了多個(gè)面積較大的冰磧阻塞湖，導(dǎo)致該海拔區(qū)間東昆侖山冰湖面積異常升高。西昆侖山冰湖數(shù)量和面積分布峰值均位于海拔5200～5400 m，向兩端呈近似遞減分布。

圖7 2020年昆侖山不同區(qū)域與不同規(guī)模冰湖海拔分布統(tǒng)計(jì)Fig.7 Elevation distribution of different regions and glacial lakes of different sizes in Kunlun Mountain in 2020

對(duì)于不同規(guī)模冰湖而言，小于0.1 km2冰湖數(shù)量和面積分布峰值分別位于4800～5000 m 和5000～5200 m，0.1～0.2 km2冰湖數(shù)量和面積分布峰值均位于5200～5400 m，由于東昆侖山大面積冰磧阻塞湖的存在，大于0.2 km2冰湖面積分布峰值位于3600～3800 m。小規(guī)模與中等規(guī)模冰湖易于形成和相互轉(zhuǎn)化，主要由地質(zhì)歷史時(shí)期冰川剝蝕作用產(chǎn)生的河槽洼地積水而成［46］，一般臨近冰川/雪線或位于其上方的較高海拔區(qū)域。大規(guī)模冰湖的形成對(duì)于地形和水熱條件有較高要求，昆侖山雪線分布高度介于4800～5300 m［33］，印度季風(fēng)和太平洋季風(fēng)越過青藏高原到達(dá)昆侖山時(shí)影響已經(jīng)很微弱，僅可形成少量降水，故大規(guī)模冰湖多分布于相對(duì)濕熱的低海拔區(qū)域。

3.2 昆侖山冰湖分布變化驅(qū)動(dòng)力分析

3.2.1 氣候變化對(duì)昆侖山冰湖變化的影響 近20 a昆侖山地區(qū)氣溫下降3.45%，降水減少6.27%，氣溫和降水?dāng)?shù)據(jù)在一定程度上可以反映該地區(qū)氣候變化狀況（圖8）。研究區(qū)氣溫?zé)o明顯變化趨勢(shì)，在2012 年開始上升。氣溫變化趨勢(shì)圖直觀的反映了昆侖山氣溫的時(shí)空演變情況（圖9），多數(shù)區(qū)域氣溫?zé)o顯著變化，東部少數(shù)區(qū)域呈不顯著增溫，穩(wěn)定的氣溫可為冰湖的形成和發(fā)展提供條件。西昆侖山部分區(qū)域氣溫略有降低，可能導(dǎo)致降雪無法轉(zhuǎn)化為冰雪融水，從而限制冰湖的形成，使該地部分冰湖數(shù)量和面積的增長率有所下降。

圖8 2000—2020年昆侖山年平均氣溫與年降水量變化情況Fig.8 Changes of annual mean temperature and annual precipitation in Kunlun Mountains from 2000 to 2020

圖9 Sen+Mann-Kendall法昆侖山地區(qū)氣溫、降水變化趨勢(shì)Fig.9 Variation trend of temperature and precipitation in Kunlun Mountain area

昆侖山降水量呈非線性變化，2003年、2005年、2010年出現(xiàn)突增，近10 a年均降水量（159 mm）較前10 a（164 mm）略有降低。由降水量變化趨勢(shì)圖可直觀看出，東昆侖山降水量普遍減小，東南部少數(shù)區(qū)域呈小范圍不顯著增加趨勢(shì)，而昆侖山東部的冰湖主要集中在這一區(qū)域，且均為面積較大冰湖。西昆侖山大范圍地區(qū)降水量保持增加，在78°～80°E降水量增加呈極顯著，由于降水的大幅增長，為該地區(qū)冰川發(fā)育提供了充足補(bǔ)給，間接導(dǎo)致冰湖面積擴(kuò)張，面積增長率逐年升高。

3.2.2 冰川變化對(duì)昆侖山冰湖變化的影響 由于昆侖山地區(qū)氣候嚴(yán)寒干旱、降雨稀少、蒸發(fā)強(qiáng)烈，冰川融水是昆侖山冰湖補(bǔ)給的主要形式［47］。隨著全球氣溫升高，高亞洲地區(qū)冰川快速退縮［48-49］，冰川的變化成為影響冰湖變化的重要因素之一。本研究通過GEE監(jiān)督分類提取得到研究區(qū)冰川，并與中國西北冰川編目數(shù)據(jù)（2015年）進(jìn)行對(duì)比，確保結(jié)果可信后統(tǒng)計(jì)該區(qū)域的冰川面積變化。由冰川分布圖可知（圖10），昆侖山冰川多分布于高海拔的西昆侖山地區(qū)，即為研究區(qū)冰湖數(shù)量最多、增長最快區(qū)域。冰川面積統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，近20 a昆侖山冰川面積持續(xù)退縮，2000年昆侖山冰川面積為12739.46 km2，在2020 年下降至10045.51 km2，共減少21.15%。2000—2004年、2004—2009年冰川面積均表現(xiàn)為先升高后緩慢降低的趨勢(shì)。2010—2020年，冰川面積持續(xù)降低，年平均減少率為2.12%。

圖10 昆侖山地區(qū)2015年冰川分布及2000—2020年冰川面積統(tǒng)計(jì)Fig.10 Glacier distribution map of Kunlun Mountain region in 2015 and statistical map of glacier area from 2000 to 2020

3.2.3 氣溫、降水和冰川面積與昆侖山冰湖的相關(guān)性 采用皮爾遜相關(guān)系數(shù)法探究了氣溫、降水和冰川面積與總冰湖及不同區(qū)域、不同規(guī)模、不同海拔冰湖之間的相關(guān)性（表1）。結(jié)果表明，冰湖與氣溫和降水均不呈顯著相關(guān)，與冰川面積多表現(xiàn)為較強(qiáng)的相關(guān)性。東昆侖山距離冰川邊緣較遠(yuǎn)，冰湖多來源于冰川槽谷中受崩塌、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害淤堵主溝道而形成的堰塞湖［46］，故東昆侖山冰湖數(shù)量與冰川面積不呈現(xiàn)顯著相關(guān)。規(guī)模大于0.1 km2的冰湖多由小規(guī)模冰湖間接發(fā)育形成，故與冰川面積在0.05 級(jí)別相關(guān)性顯著。位于海拔3600～3800 m、3800～4000 m及5800～6000 m的冰湖數(shù)量與冰川面積在0.05 級(jí)別相關(guān)性顯著。其余各區(qū)域冰湖數(shù)量和面積均與冰川面積在0.01水平呈顯著負(fù)相關(guān)。

表1 氣溫、降水和冰川面積與昆侖山冰湖的相關(guān)關(guān)系Tab.1 Correlation of temperature,precipitation and glacier area with glacial lakes in Kunlun Mountains

昆侖山冰湖位于干旱半干旱高山區(qū)，氣溫和降水主要通過影響冰川面積和冰川消融速率進(jìn)而影響冰湖的變化，其與冰湖變化之間的相關(guān)性均不顯著。冰川融水作為干旱區(qū)冰湖的主要補(bǔ)給來源，在氣溫等環(huán)境因子的影響下，冰川加速融化導(dǎo)致了冰川退縮，由此產(chǎn)生的大量冰川融水為冰湖的孕育和擴(kuò)張?zhí)峁┝顺渥愕难a(bǔ)給來源，是導(dǎo)致新疆昆侖山近20 a 冰湖數(shù)量和面積迅速增加的直接原因，冰川的變化是制約冰湖發(fā)展的重要因素。

現(xiàn)有研究表明，冰湖變化是氣候變化、冰川變化、湖盆環(huán)境等多種因素綜合作用的結(jié)果，不同地區(qū)冰湖變化的主要影響因素各不相同。喜馬拉雅地區(qū)和天山山脈受全球變暖的影響，氣溫升高導(dǎo)致區(qū)域冰川快速退縮，冰川湖泊不斷增加［50-51］。念青唐古拉山冰湖擴(kuò)張速率同時(shí)受到氣溫和降水的影響［13］。青藏高原地區(qū)冰湖擴(kuò)張的主要驅(qū)動(dòng)因素是冰川融水的增加，同時(shí)受降水量和流域蒸散量制約［52］，與本研究中昆侖山冰湖變化機(jī)制最為相似。

4 結(jié)論

本文基于GEE 平臺(tái)進(jìn)行監(jiān)督分類，分析了近20 a 來昆侖山地區(qū)冰湖面積的時(shí)空變化特征，從氣溫、降水和冰川面積變化等方面進(jìn)行驅(qū)動(dòng)力分析，結(jié)論如下：

（1）2000—2020 年，昆侖山地區(qū)冰湖數(shù)量與面積總體表現(xiàn)出數(shù)量增多、面積增大的趨勢(shì)，但增長幅度有所下降。截至2020年，該地區(qū)共有冰湖數(shù)量894 個(gè)，總面積達(dá)50.83 km2。冰湖數(shù)量和面積增長量分別為39.25%和81.35%。研究區(qū)冰湖數(shù)量和面積均表現(xiàn)出西多東少的特點(diǎn)。西昆侖山冰湖數(shù)量平均每年增長11.6個(gè)，東昆侖山年均冰湖增長數(shù)接近于0；西昆侖山面積年均增長率為4.26%，東昆侖山面積年均增長率為3.78%。

（2）不同規(guī)模的冰湖對(duì)氣候的響應(yīng)不同，面積小于0.1 km2的冰湖對(duì)氣候變化更敏感，增長速度最快，平均每年增長13.45 個(gè)。面積大于0.2 km2的冰湖占比最大，其次為小于0.1 km2的冰湖，占比分別為55.17%和26.03%。昆侖山冰湖主要集中在海拔4600～5600 m，冰湖數(shù)量增加主要在海拔4800～5000 m，面積增加集中在海拔5200～5400 m。

（3）昆侖山冰湖數(shù)量和面積與氣溫和降水均無顯著相關(guān)性，與冰川面積呈顯著負(fù)相關(guān)，表明冰川面積是影響冰湖變化的主要因素。近20 a昆侖山冰川面積退縮21.15%，冰川退縮帶來的積雪融水是導(dǎo)致冰湖數(shù)量增加、面積增大的直接原因。