基于地理探测器的四川地区冰川面积变化影响因素探究_汪宙峰.pdf

第 48 卷第 2 期2023 年 4 月Vol.48 No.2Apr.2023测绘地理信息Journal of Geomatics基于地理探测器的四川地区冰川面积变化影响因素探究汪宙峰1，2 樊尚杰1 汪裕峻3 贺相綦1 曾义龙11 西南石油大学地球科学与技术学院，四川 成都，6105002 西南石油大学天然气地质四川省重点实验室，四川 成都，6105003 合肥市测绘设计研究院，安徽 合肥，230031Research on Influencing Factors of Glacier Area Change in Sichuan Based on Geographic DetectorsWANGZhoufeng1，2 FANShangjie1 WANGYujun3 HEXiangqi1 ZENGYilong11 School of Geoscience and Technology，Southwest Petroleum University，Chengdu 610500，China2 Natural Gas Geology Key Laboratory of Sichuan Province，Southwest Petroleum University，Chengdu 610500，China3 Hefei Surveying and Mapping Institute，Hefei 230031，China摘要：结合 GIS和 RS技术，应用地理探测器方法分析四川区域 20072017年冰川面积变化空间分异特征及其影响因素，选取坡度、坡向、海拔等 7 个影响因子，通过权重叠加作出该区域冰川脆弱性示意图。结果表明：10 年间东南向冰川占比减少，北向冰川占比增加；东向冰川减退面积较大，西向冰川面积整体持平。期间，影响四川地区冰川面积变化区域空间差异的主要因素是冰川规模，小型冰川（面积小于或等于 1 km2）的面积变化主要受夏季温度和降水变化影响；而中型冰川（面积大于 1 km2）不仅受夏季温度和降水变化影响，还受地形因子的影响。四川冰川脆弱性示意图显示区域内冰川均呈不同程度的脆弱性，总体上为轻-强度脆弱。关键词：冰川面积变化；脆弱性；地理探测器；权重叠加中图分类号：P208文献标志码：AAbstract：Geographic detector method is adopted in combination with GIS and RS technology to quantitatively analyze the spatial differentiation characteristics of glacier area change in Sichuan from 2007 to 2017 and its influencing factors.Seven influencing factors such as slope，aspect，elevation，and so on are selected to draw the schematic diagram of glacier vulnerability in the region through weighted overlap analysis.The results show that：In the past ten years：the proportion of glaciers in the southeast direction has decreased，and the proportion of glaciers in the north direction has increased.The melting area of glaciers in the east direction has become larger，and the melting area of glaciers in the west direction has remained the same.On a ten-year scale，the most important factor affecting the spatial difference of glacier area change in Sichuan is the size of the mother glacier.The spatial differentiation of small glaciers is not greatly affected by topographic factors，and is mainly affected by summer temperature and precipitation changes.While medium glaciers are not only affected by changes of temperature and precipitation in summer，but also by topographical factors.The schematic diagram of the vulnerability of Sichuan glaciers shows that the glaciers in the region are of varying degrees of vulnerability，generally at light-heavy level.Key words：glacier area change；vulnerability；geographic detector；weighted overlap中国的冰川资源主要分布在西部地区，西藏和新 疆 两 个 自 治 区 的 冰 川 面 积 之 和 占 比 可 达89.67%1，但由于道路不便、景区建设难度较大等原因，冰川旅游开发处于起步阶段。四川地区因处于更近的旅游市场，有更好的交通可达性，形成了数个以冰川为载体的旅游景点2，3，其中贡嘎山海螺沟冰川森林公园和达古冰川国家地质公园分别是中国第二和第三大冰川旅游目的地。然而随着全球变暖，冰川明显融化收缩，一些冰川景观甚至面临灭绝，贡嘎冰川面积从 1989 年的 241.87 km2缩减到DOI：10.14188/j.2095-6045.2021902文章编号：2095-6045（2023）02-0097-05引用格式：汪宙峰，樊尚杰，汪裕峻，等.基于地理探测器的四川地区冰川面积变化影响因素探究 J.测绘地理信息，2023，48（2）：97-101（WANG Zhoufeng，FAN Shangjie，WANG Yujun，et al.Research on Influencing Factors of Glacier Area change in Sichuan Based on Geographic Detectors J.Journal of Geomatics，2023，48（2）：97-101）基金项目：国家重点研发计划（2020YFF0414359）；成都市科技人才创新创业（高校院所科技人才创新服务）项目资助（2021-RC03-00027-CG）。测绘地理信息2023 年 4 月2017 年的 217.36 km2 4，达古冰川总面积由 1975 年的 6.8420.233 km2减 少 到 2017 年 的 1.7470.068 km2，现有面积仅为 20 世纪 70 年代的 1/35，这严重威胁着依托现代冰川和冰川遗迹的旅游景区的发展。目前冰川面积变化和空间分异的驱动因素仍停留在定性研究6，定量研究较少。Salerno等7使用逐步回归分析了各因素对于冰川变化的贡献率，但不足之处是逐步回归要求各因素相互独立，而冰川面积变化各影响因素显然是相关的，例如海拔的高低影响着温度变化。地理探测器是一种新的探测空间分异性并揭示其背后驱动因子的统计方法8，此方法不仅可以探测不同的数据类型，还可以探测两因子是否有交互作用关系，李林凤等9运用地理探测器分析了石羊河流域冰川变化与地形因子的关系。本文着眼于冰川旅游市场广阔的四川，运用地理探测器的方法对该区域冰川面积变化和空间分异的影响因素进行分析，并根据各因子解释力绘制了该区域的脆弱性等级图。1 四川冰川分布区域概况四川地区地势西高东低，由西北向东南方向倾斜，西北的高海拔为冰川的发育提供了条件。四川冰川资源均分布在川西北的阿坝藏族羌族自治州和甘孜藏族自治州，共有冰川约 549.12 km2 1，此区域属于川西高原，是青藏高原东南缘和横断山脉的一部分。横断山脉是中国第一、第二阶梯的过渡地带，受印度季风和东亚季风影响，冰川补给充沛10，高大的山体为冰川发育创造了必须的低温条件，山脉的屏障作用和谷底的通道作用则使降水变化及分布特征十分复杂，这对冰川的发育和分布有重要影响11。横断山脉也属于高亚洲地区，高亚洲地区范围广阔，地形和气候条件差异显著12，是除极地地区外冰川分布最集中的地方13，冰川形状、气候、海拔在整个地区差异很大，其冰川变化在空间上也表现出了显著的差异14-17。2 影响因子选取与地理探测器2.1冰川面积变化影响因子选取冰川面积变化的空间差异受到地形、气候、冰川性质等因素的综合影响。冰川对气候变化响应十分敏感，在所有冰川类型中，海洋型冰川随气候变暖消融最快。夏季温度、温度范围和夏季降水这 3 个气候因素是导致青藏高原冰川质量变化空间差异的主要控制因素17。除此之外，冰川规模、类型、地形等都影响着青藏高原的冰川收缩，如小型冰川往往比大型冰川退缩得更快18-20。这是因为局部气候条件下，地表坡度、高程和坡向等明显的地形属性往往决定了辐射接收的再分配，从而在很大程度上决定了冰川的存在21。文献 22，23 从地形、气候、冰川性质 3 个要素选取因子，通过构建冰川脆弱性评价因子体系评价了不同区域冰川的脆弱性，参考此因子体系，本文选取了坡度、坡向、海拔、夏季温度变化、降水变化、太阳辐射区域、冰川规模 7个因子。2.2数据来源1）DEM 数据。SRTM 数字高程模型（DEM），从地理空间数据云获取，分辨率为 30 m。分别用ArcGIS10.2 的太阳辐射分析和表面分析工具提取海拔、坡度、坡向和太阳辐射区域因子。2）气候数据。中国 1 km 分辨率逐月降水量数据集（19012017 年）24和中国 1 km 分辨率逐月平均气温数据集（19012017 年）25，从国家青藏高原科学数据中心获取，分辨率为 0.008 333 3（约 1 km），从 NetCDF 栅格图层中分别提取 2007 年和2017年降水和夏季温度（6月至 8月）数据。3）冰川编目数据。第二次冰川编目数据1，主要反映四川区域 2007年冰川资源状况；20172018年中国西部冰川编目数据集26，主要反映四川区域2017年冰川资源状况，从国家青藏高原科学数据中心获取。2.3研究方法地理探测器是王劲峰等8提出的一种探测目标因子空间分异性及其背后影响因素的一组统计学方法，该方法目前已应用于与空间分异相关的多个领域27，28。影响冰川面积变化的气候、地形等因素均在空间上呈现较大的分异性，且各因素之间存在着明显的交互作用，故此方法具有不错的适用性。该模型有 4个探测器模块，本文主要是利用“因子探测器”和“交互作用探测器”对影响四川区域冰川面积变化的各因子进行定量分析，并得出各个影响因子的相对重要性以及各因子之间的交互作用。1）因子探测：探测各影响因子 X 对目标因子 Y的解释力，用 q值衡量，表达式为：q=1-1N2i=1LNi2i (1)式中，i为因子 Y 或因子 X的分层；Ni和 N 分别为层 i和全区的单元数；2和2i分别是层 i和全区的 Y值的98第 48 卷第 2 期汪宙峰等：基于地理探测器的四川地区冰川面积变化影响因素探究方差。q 的值域为 0，1，q 值越大表示 X 对 Y 的解释力越