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冰川的“戶籍”——冰川編目
2019-03-06| 編輯: | 【 】【打印】【關閉
   眾所周知,在極地和許多高山地區分布大大小小的冰川。這些冰川數以萬計,為它們登記造冊變得十分困難。但是,冰川是氣候變化最敏感、最直接的信息載體,冰川的進退顯著影響著海平面的升降,而且冰川儲存著世界近七成的淡水資源,深刻影響著淡水資源的利用。

因此,登記全球冰川的信息并且監測它們的變化是一項意義重大的事。好在,冰川個體所具有的地理學信息和物理學特征,例如地理坐標、高程范圍、規模大小等等,幾乎就是它們獨一無二的“身份證明 ”。將這些身份信息登記歸檔,就是給予冰川所謂的 “戶籍”——冰川編目

 

世界冰川編目(WGI)的發展歷程


1894年,隨著瑞士蘇黎世第六屆國際地質大會國際冰川委員會的成立,大規模系統冰川監測拉開了序幕。但是事實上由于兩次世界大戰以及全球各地區頻繁的內戰消耗,20世紀上半葉冰川的監測工作幾乎沒有什么進展,陷入停滯。

1955年,國際地理物理年(1957-1959)專門委員會首先在關于冰川學和氣候的決議中,要求各國對冰川的位置、高度、面積和體積以及活動情況進行登記。但是此后數年間,這項工作仍然缺乏有效的人才組織和領導。國際水文十年(1965-74)期間,聯合國教科文組織(UNESCO)與國際科學水文學會(IAHS)合作出版了一系列技術指南,介紹了監測世界冰川的新方法,并呼吁在全球范圍內清點固體形態的淡水資源。1975年國際冰川目錄臨時技術秘書處(TTS)在瑞士設立,正式開啟了世界冰川編目(WGI)的匯編項目。

在TTS開始之前的幾年里,WGI的主要發起人瑞士聯邦理工學院地理系教授Fritz Müller及其工作人員就根據聯合國教科文組織1970年發布的指導方法編制了一份瑞士冰川編目。瑞士冰川編目的匯編經驗在某種程度上促使TTS改變了1970年的指導方針,并發布了新的《世界冰川目錄數據匯編和組合指南》,主要是增加了冰川高程中值(Median Glacier Elevation)這項參數。然而故事從此并非一番風順,1980年Fritz Müller因心臟病猝然離世,留下未盡的事業。

同時,在資本世界80年代初普遍的經濟衰退使WGI的資助遭遇困境。在這期間,TTS主管的WGI項目和瑞士水利水文和冰川實驗室(VAW/ETHZ)主管的冰川波動永久服務(PSFG)項目合并重組,由ETH主任Wilfried Haeberli領銜,他后來負責起草了IPCC第三次和第五次評估報告。


需要了解的是,傳統的冰川編目方法, 不僅費時, 而且代價昂貴, 不論是用直接的野外制圖, 還是通過低空航攝像片判讀都是如此,這在80年代前極大地限制了冰川編目的數據獲取與制圖。20世紀70年代后期,美國的航天技術漸趨成熟,搭載著美國地質調查局(USGS)和國家海洋與大氣局(NOAA)影像衛星的航天器相繼發射,1977年開始應用到冰川衛星圖像采集和制圖工作中。

1986年TTS改稱世界冰川監測服務處(WGMS) ,組織和協調各國的冰川編目,經費由聯合國環境規劃署(UNEP)和科教文組織及若干參加國贊助。1989年,具有里程碑意義的第一版WGI問世,它所包含的關于冰川的參數信息比世界上任何其他單一數據源都要多。

1999年起, USGS基于搭載在Terra衛星上的ASTER傳感器獲取的冰川數據發起了全球陸地冰測量空間(GLIMS)項目3,新的冰川數據庫補充了形狀文件形式的冰川輪廓,稱倫道夫冰川編目(RGI),2017年7月更新至第六版,該數據庫是WGI成果的一部分,其管理和開發由美國國家冰雪數據中心(NSIDC)負責。

 

兩次中國冰川編目(CGI)


中國是中、低緯度山地冰川面積最多的國家,是除格陵蘭和南極冰蓋之外最重要的冰川集結地,因此我國冰川的調查和編目對本國和世界都是一項十分重要的基礎性工作。

我國科技工作者于1958年就以認識到這項工作的重大意義,但由于當時觀測手段的局限,過去出版的冰川條數和面積數據被大大低估了。1978年,在瑞士召開了19個國家參加的國際冰川編目工作會議。經中國科學院和外交部聯合報請國務院批準,決定由當時的中國科學院蘭州冰川凍土研究所所長施雅風率團與會,并代表中國正式承擔中國境內的冰川編目任務,由此開始編制第一次中國冰川編目(CGI-1)。

1988年中國加入世界數據中心,開始收集、交換和共享包括冰川凍土學科在內的科考數據,這也促成了WGI-1989的出版。四十余位科技工作者歷經二十年的艱苦努力,于1999年出版了第一次中國冰川編目8卷18冊,2002年出版了怒江和瀾滄江、雅魯藏布江和印度河上游的3卷3冊資料。完成了中國冰川編目的建庫工作。項目科研成果被評為1999年中國基礎科學研究十大新聞之一。

CGI-1數據源主要為1950-1980年代的航攝地形圖和航空像片,以手工量算為主要手段完成。然而為適應現代遙感和地理信息系統技術,對冰川變化信息進行實時的監測與挖掘,為我國水資源的利用提供參考依據,更對我國西部開發、重振絲綢之路等重要戰略提供決策支持,中國科學技術部于2006年啟動了題為《中國西部冰川資源及其變化的調查》的項目,旨在匯編中國第二個冰川編目(CGI-2)的大部分內容,同時對CGI-1的成果進行數字化掃描和編譯。在以秦大河院士為組長的專家組的指導和項目負責人劉時銀研究員的帶領下,于2014年發布中國第二次冰川編目。我國成為首個完成兩次冰川編目的國家。

冰川編目的參數


自1989年第一個WGI問世以來,冰川編目就遵循著一套基本的數據參數,后來的WGI以及各國各地區的冰川編目都援引這一套參數指標,并依據特殊情況備注額外的參數信息,以做到更加詳實的記錄,更好的服務于水資源利用、氣候變化研究、生態環境建設等等涉及國計民生的領域。

除了我們可以想見的諸如冰川編號和類型、經緯度、高程、長寬、面積、坡度、坡向等等地理參數外,早期的冰川編目還包含有許多關于當時的航攝照片和數據處理媒介的信息,例如照片類型、拍攝時間、打孔卡(20世紀被廣泛應用的機械計算機數據處理方式)數、打孔卡運行次數等等。后來隨著遙感技術和計算機技術的突飛猛進,這些額外的參數信息變成衛星名稱、影像時間等等。

第二次中國冰川編目參數表 改編自《中國第二次冰川編目——數據說明》


參考文獻:

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    張祥松. 世界冰川目錄工作的主要進展. 冰川凍土 (1979).

5    劉潮海, 施雅風, 王宗太 & 謝自楚. 中國冰川資源及其分布特征——中國冰川目錄編制完成. 冰川凍土 (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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