1999—2008年中国地区雪密度的时空分布及其影响特征

利用1999—2008年地面积雪观测资料,对全国范围内的雪密度时空分布特征进行分析.结果表明,西北和东北是我国主要的积雪区,从10月到翌年4月基本都有雪存在.全国雪密度每月的最高值从10月份开始到1月份一直南移,从1月份到4月份不断北移.最大密度发生在1月份江南地区的湖南和江西的交界处.江南地区积雪持续时间短,变化明显,属于瞬时性积雪.东北和新疆地区的雪密度也相对较高,积雪持续时间长,雪密度变化相对平稳,大部分属于季节性积雪.在东北和西北地区选取9个站点进行雪密度的变化研究,可以看出:从11月中旬到3月上旬是雪密度稳定期,10月到11月上旬和3月中旬到4月是雪密度非稳定期.对西北和东北的降水、气温、雪深和雪密度做相关分析,表明:雪深是西北和东北地区雪密度的主要贡献因子.     

基于多源数据的青藏高原雪深重建

青藏高原地形复杂,积雪时空分布异质性较强且大部分地区积雪较薄,而被动微波遥感因其空间分辨率低以及雪深反演中的不确定性,极大地限制了其反演青藏高原雪深的精度。本文尝试将多源遥感数据以及与积雪模型（SnowModel）相结合,来重建更高质量的青藏高原雪深数据。首先,利用MODIS积雪面积比例产品,根据构建的积雪衰减曲线以及经验的融合规则对低分辨率被动微波雪深进行了降尺度;然后,结合MODIS/被动微波融合雪深数据和SnowModel对研究区进行雪深数据同化实验;最后,利用地面站实测雪深数据对MODIS/被动微波融合雪深以及同化输出雪深的精度进行了分析和对比。结果表明,基于数据同化方法得到的雪深数据更接近地面观测雪深值,通过均方根误差以及相关系数的对比,同化雪深结果优于MODIS/被动微波融合雪深结果。     

基于不同郁闭度的青海云杉冠层截留特征研究

祁连山区为石羊河、黑河和疏勒河等内陆河流域的主要水源涵养区域,青海云杉作为祁连山区水源涵养林的主要建群种,对流域尺度的水文过程起到了重要的作用。很多学者对该地区的青海云杉冠层截留特征进行了研究,但是在进行集雨器布设的时候多采用随机或者规则采样方法,两种方法由于没有考虑到冠层结构的影响,所以不易具有很好的代表性。试图采用一种新的布设雨量筒的方法:即根据雨量筒上方冠层的郁闭度来确定雨量筒的布设位置,使其大致能够在郁闭度区间内均匀分布。同时在实验样地内还采用了规则采样方法布设了集雨槽,用来做对比分析。为了得到冠层郁闭度,实验采用遥感图像处理软件ENVI来对普通数码相机采集的冠层图像进行处理。利用数理统计原理和数学模型,对观测期间的34组降雨数据进行了综合分析,并且和规则格网采样的结果进行了对比。结果表明:林内的穿透降雨和郁闭度之间呈现非线性关系;平均林内穿透降雨量随降雨量的增加而增加,二者之间呈现良好的线性关系;在一定的降雨量范围内林冠截留量随降雨量的增加而增加,反之,林冠截留量减少;青海云杉林冠层的总截留降水率为22.2%;根据郁闭度来确定雨量筒的布设位置是可行的。     

基于遥感和GIS的西藏朋曲流域冰川变化研究

以西藏朋曲流域为例,利用1970年代中国冰川编目数据、2000/2001年ASTER遥感影像及数字高程模型,得到研究区两期冰川分布图,在GIS支持下统计分析冰川变化趋势.结果表明:近30a流域内冰川数量减少10%,面积退缩9%,冰储量减少8.4%;通过对不同规模的冰川分析,再次证实小冰川对气候变化更为敏感.     

黑河流域遥感—地面观测同步试验：科学目标与试验方案

介绍了黑河流域遥感-地面观测同步试验的科学背景、科学问题、研究目标以及观测试验方案和观测系统布置.总体目标是,开展航空-卫星遥感与地面观测同步试验,为发展流域科学积累基础数据;发展能够融合多源遥感观测的流域尺度陆面数据同化系统,为实现卫星遥感对流域的动态监测提供方法和范例.以具备鲜明的高寒与干旱区伴生为主要特征的黑河流域为试验区,以水循环为主要研究对象,利用航空遥感、卫星遥感、地面雷达、水文气象观测、通量观测、生态监测等相关设备,开展航空、卫星和地面配合的大型观测试验,精细观测干旱区内陆河流域高山冰雪和冻土带、山区水源涵养林带、中游人工绿洲及天然荒漠绿洲带的水循环和生态过程的各个分量;并且以航空遥感为桥梁,通过高精度的真实性验证,发展尺度转换方法,改善从卫星遥感资料反演和间接估计水循环各分量及与之密切联系的生态和其他地表过程分量的模型和算法.由寒区水文试验、森林水文试验和干旱区水文试验,以及一个集成研究--模拟平台和数据平台建设组成.拟观测的变量划分为5大类,分别是水文与生态变量、驱动数据、植被参数、土壤参数和空气动力参数.同步试验在流域尺度、重点试验区、加密观测区和观测小区4个尺度上展开.布置了加密的地面同步观测、通量和气象水文观测、降雨、径流及其他水文要素观测网络;使用了5类机载遥感传感器,分别是微波辐射计、激光雷达、高光谱成像仪、热红外成像仪和多光谱CCD相机;获取了丰富的可见光/近红外、热红外、主被动微波、激光雷达等卫星数据.     

冰湖溃决洪水的二维水动力学数值模拟

为分析冰湖溃决洪水过程,建立了一个二维非恒定流数值模型,可以定量的开展冰湖溃决洪水预测.数值模型的基本控制方程采用二维浅水水流方程,数值方法采用可以捕捉激波的WAF TVD二阶精度格式,并用非界面追踪的方法处理干湿边界.通过理想情况下一维解析解的验证和二维复杂地形情况的数值试验,证明数值模型具有较好的精度和可靠性,并且可以适应复杂地形.将数值模型应用于一个典型的冰湖溃决事件,定量地预估了该冰湖溃决洪水过程,结果表明:水流流速很高,床面剪切应力很大,可能诱发活跃的泥沙运动,形成泥石流灾害.     

黑河遥感试验：回顾与展望

地球系统科学的基石之一是地球观测系统,许多观测试验甚至成为一个阶段地球系统科学认识和研究方法进步的里程碑。在这些观测试验中,遥感试验始终是核心组成部分。黑河遥感试验是以中国典型内陆河流域——黑河流域为研究区,以流域内山区冰冻圈、人工绿洲、天然绿洲的生态水文过程为研究对象,于2007年—2017年开展的大规模、多学科卫星—航空—地面综合遥感试验,历经“黑河综合遥感联合试验”和“黑河生态水文遥感试验”两个阶段,由52家单位,670余位科研人员参与,650多个试验数据集全部共享。黑河遥感试验以流域复杂异质性地表研究为特点,在多尺度观测方法创新、定量遥感发展、生态水文应用等方面取得了突破,实现了定量遥感和流域生态水文集成研究的深度结合。论文回顾了黑河遥感试验10年历程,凝练了尺度转换、异质性度量、不确定性定量的多尺度试验三原则,总结了星机地一体化、流域—子流域—足迹—单点多尺度嵌套、传感器网络、通量矩阵多尺度观测新方法,介绍了在多源遥感协同反演方法、异质性辐射传输模型、遥感产品真实性检验技术上的进步。在试验中也研发了降水、积雪、蒸散发、土壤水分、净初级生产力等10多种高分辨率流域尺度生态水文产...     

基于气象要素的中国积雪类型划分及积雪特征分布

积雪分类对于深刻认识积雪性质及其时空分布具有重要意义。积雪是气候的产物, 气象参数是导致积雪性质差异的主要因素, 利用实测的气象参数能够对积雪性质进行大范围的有效分类。应用长时间序列高时空分辨率全国地面气象驱动格网数据集, 提取中国区域冬季大气温度、 降水量和近地表风速信息, 基于冬季气象要素的二叉树积雪类型划分方法, 采用Sturm等提出的季节性积雪类型划分体系, 对中国区域的积雪类型进行了划分, 相比Sturm等的积雪分类结果空间分辨率显著提高, 利用“中国积雪特性及分布调查”项目2017—2018年全国实测雪坑数据, 描述了积雪类型对应的空间统计分布特征, 为制定符合中国区域特色的积雪类型分类系统奠定了基础。积雪分类结果表明： 中国区域的积雪类型划分为5种, 分别是大草原型、 泰加林型、 苔原型、 高山型及瞬时型, 不同的中国积雪类型表现出与Sturm等的分类描述有所不同的积雪特性。     

近20a来西藏朋曲流域冰湖变化及潜在溃决冰湖分析

全球气候变暖,青藏高原冰川普遍处于退缩趋势,由此引发的冰湖溃决洪水的灾害也随之增加.通过对2000/2001年度卫星遥感数据解译结果和1987年国际联合考察的朋曲流域冰湖溃决洪水结果的分析,研究了近20a来朋曲流域内冰湖的变化.结果显示,该流域中的冰湖数量有减少,但冰湖的面积却在增加,这是同期全球气候变暖的结果.在提供了冰湖编目数据的基础上,识别了有潜在危险的冰湖,为冰湖溃决洪水早期预警系统提供了科学依据.     

滑雪场积雪模拟研究进展

滑雪场的积雪条件是评价其盈利能力的关键指标。通过积雪模型准确地模拟滑雪场积雪条件对评估滑雪旅游目的地的气候风险具有重要意义,积雪模型亦可为滑雪场的造雪量和造雪时间提供科学依据。首先简要概述了滑雪场积雪模拟的发展趋势,介绍了具体的模拟方法。分析发现,应用于滑雪场积雪模拟的模型从早期的经验线性模型发展为简化的物理模型,再到精细的能量平衡模型;从仅模拟自然积雪发展为结合自然积雪和人工造雪,再到细致的考虑雪道维护过程。依据对自然积雪、人工造雪和雪道维护模拟方法的不同,滑雪场的积雪模拟方法可以简单的分为两类:单点或半分布式模拟和分布式模拟。单点或半分布式模拟将滑雪场作为一个点进行研究或等间隔地选取滑雪场多个海拔带进行模拟输出平均结果,通常采用简化的能量平衡模型和基于度日因子的概念模型,以简化的假设来解释人工造雪和雪道维护过程,以相对粗糙的方式表示雪的物理性质。分布式模拟在网格或雪道上划分出来的小单元尺度上对滑雪场积雪进行模拟,采用精细的多层能量平衡模型,详细描述了滑雪场的基础设施、人工造雪和雪道维护过程。由于我国大部分地区自然积雪资源匮乏,积雪模型在我国滑雪场地应用时需重点考虑人工造雪。在雪道人...