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冰川的“户籍”——冰川编目
2019-03-06| 编辑: | 【 】【打印】【关闭
   众所周知,在极地和许多高山地区分布大大小小的冰川。这些冰川数以万计,为它们登记造册变得十分困难。但是,冰川是气候变化最敏感、最直接的信息载体,冰川的进退显著影响着海平面的升降,而且冰川储存着世界近七成的淡水资源,深刻影响着淡水资源的利用。

因此,登记全球冰川的信息并且监测它们的变化是一项意义重大的事。好在,冰川个体所具有的地理学信息和物理学特征,例如地理坐标、高程范围、规模大小等等,几乎就是它们独一无二的“身份证明 ”。将这些身份信息登记归档,就是给予冰川所谓的 “户籍”——冰川编目

 

世界冰川编目(WGI)的发展历程


1894年,随着瑞士苏黎世第六届国际地质大会国际冰川委员会的成立,大规模系统冰川监测拉开了序幕。但是事实上由于两次世界大战以及全球各地区频繁的内战消耗,20世纪上半叶冰川的监测工作几乎没有什么进展,陷入停滞。

1955年,国际地理物理年(1957-1959)专门委员会首先在关于冰川学和气候的决议中,要求各国对冰川的位置、高度、面积和体积以及活动情况进行登记。但是此后数年间,这项工作仍然缺乏有效的人才组织和领导。国际水文十年(1965-74)期间,联合国教科文组织(UNESCO)与国际科学水文学会(IAHS)合作出版了一系列技术指南,介绍了监测世界冰川的新方法,并呼吁在全球范围内清点固体形态的淡水资源。1975年国际冰川目录临时技术秘书处(TTS)在瑞士设立,正式开启了世界冰川编目(WGI)的汇编项目。

在TTS开始之前的几年里,WGI的主要发起人瑞士联邦理工学院地理系教授Fritz Müller及其工作人员就根据联合国教科文组织1970年发布的指导方法编制了一份瑞士冰川编目。瑞士冰川编目的汇编经验在某种程度上促使TTS改变了1970年的指导方针,并发布了新的《世界冰川目录数据汇编和组合指南》,主要是增加了冰川高程中值(Median Glacier Elevation)这项参数。然而故事从此并非一番风顺,1980年Fritz Müller因心脏病猝然离世,留下未尽的事业。

同时,在资本世界80年代初普遍的经济衰退使WGI的资助遭遇困境。在这期间,TTS主管的WGI项目和瑞士水利水文和冰川实验室(VAW/ETHZ)主管的冰川波动永久服务(PSFG)项目合并重组,由ETH主任Wilfried Haeberli领衔,他后来负责起草了IPCC第三次和第五次评估报告。


需要了解的是,传统的冰川编目方法, 不仅费时, 而且代价昂贵, 不论是用直接的野外制图, 还是通过低空航摄像片判读都是如此,这在80年代前极大地限制了冰川编目的数据获取与制图。20世纪70年代后期,美国的航天技术渐趋成熟,搭载着美国地质调查局(USGS)和国家海洋与大气局(NOAA)影像卫星的航天器相继发射,1977年开始应用到冰川卫星图像采集和制图工作中。

1986年TTS改称世界冰川监测服务处(WGMS) ,组织和协调各国的冰川编目,经费由联合国环境规划署(UNEP)和科教文组织及若干参加国赞助。1989年,具有里程碑意义的第一版WGI问世,它所包含的关于冰川的参数信息比世界上任何其他单一数据源都要多。

1999年起, USGS基于搭载在Terra卫星上的ASTER传感器获取的冰川数据发起了全球陆地冰测量空间(GLIMS)项目3,新的冰川数据库补充了形状文件形式的冰川轮廓,称伦道夫冰川编目(RGI),2017年7月更新至第六版,该数据库是WGI成果的一部分,其管理和开发由美国国家冰雪数据中心(NSIDC)负责。

 

两次中国冰川编目(CGI)


中国是中、低纬度山地冰川面积最多的国家,是除格陵兰和南极冰盖之外最重要的冰川集结地,因此我国冰川的调查和编目对本国和世界都是一项十分重要的基础性工作。

我国科技工作者于1958年就以认识到这项工作的重大意义,但由于当时观测手段的局限,过去出版的冰川条数和面积数据被大大低估了。1978年,在瑞士召开了19个国家参加的国际冰川编目工作会议。经中国科学院和外交部联合报请国务院批准,决定由当时的中国科学院兰州冰川冻土研究所所长施雅风率团与会,并代表中国正式承担中国境内的冰川编目任务,由此开始编制第一次中国冰川编目(CGI-1)。

1988年中国加入世界数据中心,开始收集、交换和共享包括冰川冻土学科在内的科考数据,这也促成了WGI-1989的出版。四十余位科技工作者历经二十年的艰苦努力,于1999年出版了第一次中国冰川编目8卷18册,2002年出版了怒江和澜沧江、雅鲁藏布江和印度河上游的3卷3册资料。完成了中国冰川编目的建库工作。项目科研成果被评为1999年中国基础科学研究十大新闻之一。

CGI-1数据源主要为1950-1980年代的航摄地形图和航空像片,以手工量算为主要手段完成。然而为适应现代遥感和地理信息系统技术,对冰川变化信息进行实时的监测与挖掘,为我国水资源的利用提供参考依据,更对我国西部开发、重振丝绸之路等重要战略提供决策支持,中国科学技术部于2006年启动了题为《中国西部冰川资源及其变化的调查》的项目,旨在汇编中国第二个冰川编目(CGI-2)的大部分内容,同时对CGI-1的成果进行数字化扫描和编译。在以秦大河院士为组长的专家组的指导和项目负责人刘时银研究员的带领下,于2014年发布中国第二次冰川编目。我国成为首个完成两次冰川编目的国家。

冰川编目的参数


自1989年第一个WGI问世以来,冰川编目就遵循着一套基本的数据参数,后来的WGI以及各国各地区的冰川编目都援引这一套参数指标,并依据特殊情况备注额外的参数信息,以做到更加详实的记录,更好的服务于水资源利用、气候变化研究、生态环境建设等等涉及国计民生的领域。

除了我们可以想见的诸如冰川编号和类型、经纬度、高程、长宽、面积、坡度、坡向等等地理参数外,早期的冰川编目还包含有许多关于当时的航摄照片和数据处理媒介的信息,例如照片类型、拍摄时间、打孔卡(20世纪被广泛应用的机械计算机数据处理方式)数、打孔卡运行次数等等。后来随着遥感技术和计算机技术的突飞猛进,这些额外的参数信息变成卫星名称、影像时间等等。

第二次中国冰川编目参数表 改编自《中国第二次冰川编目——数据说明》


参考文献:

1    Meier, M. F. UNESCO / lASH TECHNICAL PAPERS IN HYDROLOGY. Journal of Glaciology (1970).

2    W.Haeberli, H.B?sch, K.Scherler, G.?strem & C.C.Wallén. WORLD GLACIER INVENTORY. IAHS(ICSI) - UNEP - UNESCO (1989).

3     H, R. B., Kieffer, H. H., Hare, T. M. & Kargel, J. S. Generation of Data Acquisition Requests for the ASTER Satellite Instrument for Monitoring a Globally Distributed Target: Glaciers IEEE Transactions On Geoscience and Remote Sensing. IEEE Transactions On Geoscience and Remote Sensing (2000).

4    张祥松. 世界冰川目录工作的主要进展. 冰川冻土 (1979).

5    刘潮海, 施雅风, 王宗太 & 谢自楚. 中国冰川资源及其分布特征——中国冰川目录编制完成. 冰川冻土 (2000).

6    GUO, W. et al. The second Chinese glacier inventory: data, methods and results. Journal of Glaciology 61, 16, doi:10.3189/2015JoG14J209 (2015).

 


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