新疆阿勒泰克兰河中游地区冬季积雪分布及特性分析

新疆阿勒泰地区是中国季节性积雪水资源最为丰富的地区之一。2016年12月在克兰河中游地区开展了积雪观测,利用直尺和量雪筒测量雪深和雪密度,调查了积雪水资源的分布情况;利用针式温度计测量雪层温度,获取了雪层之间的温度梯度;利用雪特性分析仪和显微镜测量了积雪剖面的雪层密度、液态水含量、介电常数和雪粒径。通过分析研究区积雪水资源的空间分布和积雪特性的垂直分异发现：研究区雪深的分布非常不均匀,北部的雪深总体上大于南部,即使在同一地区,雪深也因风力等原因而分布不均匀;研究区总体上属于"干寒型"积雪,密度较小,且密实化迅速;各雪层属于干雪或者湿度极低的潮雪,绝大多数雪层的液态水含量在0.3%以下;积雪温度总体上从表层到底层逐渐升高,表层温度日变化较大;阴天积雪温度高于晴天,各雪层温度日变化小于晴天,且午后积雪会出现负温度梯度,冷中心出现在积雪次表层;雪粒径较小,雪粒长短轴比的最小值出现在中间层,且符合新雪的粒径特点。     

祁连山老虎沟流域春季积雪属性的分布及变化特征

利用祁连山老虎沟流域布设的花杆观测了该区春季积雪的属性(深度、 表面反射率、 密度及含水量、 粒径), 并结合自动气象站上的积雪深度和反照率数据, 对研究区春季积雪属性的分布及变化特征进行了观测和分析. 结果表明: 流域内积雪分布很不均一, 在阴坡雪深大, 阳坡雪深小; 在不同海拔上, 雪深随海拔有增高的趋势; 不同类型、 不同表面粗糙度、 不同密度、 不同含水率的积雪反射率不同, 不同地物的反射率也不同; 积雪剖面中逆温层结的形成与表面温度、 雪深有密切关系, 在一天内新降雪的密度及含水率随时间的变化具有较好的一致性.     

祁连山区风吹雪对积雪质能过程的影响

风吹雪是山区积雪水文过程的重要组成部分. 采用祁连山区冰沟流域2008年积雪期观测数据, 通过对风吹雪实地观测分析、风吹雪的发生概率、风吹雪迁移以及风吹雪升华等分析, 从野外观测、计算模拟两个方面对祁连山区风吹雪质能过程进行了详细探讨. 结果表明: 位于流域海拔较高处(海拔4 146 m)的研究区垭口站, 风吹雪现象较为显著, 因之造成的积雪重新分布极为严重. 垭口站风吹雪频发于冬季及初春融雪未发生时, 积雪在风速作用下迁移量较大; 而进入融雪期之后, 因气温上升、雪面融化以及再冻结, 风吹雪发生概率急剧减小. 风吹雪在积雪升华中占有较大比重, 2008年积雪期, 垭口站风吹雪升华估算值约占积雪升华(包括雪面升华)的41.5%.     

新疆北部地区季节性积雪密度变化特征分析

选取新疆北部地区季节性积雪期的定点站和典型区域,应用北疆20个气象站点观测资料和使用便携式测雪仪(Snow Fork),在不同地域、不同雪层和不同时间进行观测与测量,并且在积雪稳定期中的一次降雪过程对新雪密度变化过程中影响它的诸多因子进行观测,对新疆北部地区冬季季节性积雪密度变化特征进行的观测和分析.结果表明:雪面辐射热量和雪层内温度梯度对积雪密度起主要作用,变化主要是通过雪层内深霜和粗粒雪层的温度减小而实现的;在隆冬期全层积雪密度最大的为深霜层,入春2月下旬回暖期以后,由于雪层含水率的增加,季节性积雪密度最大层则为粒雪层.     

阿尔泰山融雪期不同下垫面积雪特性观测与分析研究

2014年3月融雪期间在阿尔泰山额尔齐斯河河源区,基于已有的气象和积雪(雪深、雪密度)观测,利用Snow Fork雪特性仪和便携式温度计TP3001,选择草地、水泥地和河冰三种不同的下垫面分别观测了分层积雪密度、液态水含量和雪层温度变化.结果表明:三种下垫面上表层积雪的温度、液态水含量和密度变化规律基本一致.积雪特性的差异主要体现在积雪层底部,河冰和草地与积雪接触面温度日变化过程呈现出"单峰型",而与水泥地接触面上的温度日变化呈现出"双峰型";河冰上积雪底部的液态水含量最小且日变化幅度较小,草地次之,水泥上积雪底部液态水含量的波动最大;水泥和草地上底部积雪的密度变化趋势一致,为密实化过程,而河冰上积雪底部的积雪因深霜层的形成致使雪密度逐渐减小.对同一下垫面上的积雪而言,水泥和草地上积雪温度的极大值出现在雪层中间,河冰上雪层的温度廓线沿雪深有波动上升的趋势,最大值出现在积雪与河冰的接触面处.三种下垫面上积雪的液态水含量最大值均出现在中间雪层,雪密度均呈现沿雪深增加而递减的变化趋势.液态水含量受积雪温度的控制,当积雪温度低于-3℃时,积雪中的液态水可以忽略不计;当积雪温度低于-1℃时,积雪的液态水含量低于1%;当积雪温度大于-1℃时,积雪中出现液态水的比例显著增加,且液态水含量的波动范围较大,最高可到6.2%.     

天山季节性积雪稳定期雪密度与积累速率的观测分析

利用Snow Fork雪特性分析仪测量的天山积雪雪崩站2009年2月21-26日及2010年1月26-31日雪特性数据,分析了季节性积雪稳定期内积雪垂直剖面密度的变化特征及其随降雪沉积时间和雪层深度的变化规律.结果表明:季节性积雪稳定期内,积雪剖面密度中部最大,表层和底层密度较低;新雪层密度随时间的推移增加速率逐渐增大...     

东北地区积雪反照率特性

利用2017年12月至2018年3月在东北地区获取的82个观测点的积雪反照率数据,从积雪反照率的时序差异、空间特点、影响因素三个方面开展了积雪反照率时空特点研究。结果表明：（1）在时间上,随着积雪积累时间的增加,积雪反照率逐渐降低,最大下降速率为0.003 d^-1。（2）在空间上,积雪反照率在东西方向差异显著,大兴安岭东西两侧地区的积雪反照率均值分别为0.679和0.751;在同一地区内,积雪反照率在雪表层含水量、雪粒径等因素影响下也存在一定差异,大兴安岭西侧地区的积雪反照率北低南高,大兴安岭东侧地区的积雪反照率北高南低。（3）耕地上的农作物留茬对积雪反照率影响较大,短时间内天气变化对积雪反照率影响较小。     

我国冬季季节性积雪反照率的观测与模拟——以东北地区为例

应用了一种新的模式spectral albedo model for dirty snow,简称SAMDS,研究了不同参数对于积雪反照率的影响,结果表明：在天顶角固定为60°的条件下,新雪的粒径从50 μm增大到800 μm,使其宽波段反照率从0.92减小到0.78;相对于非球形的雪粒,球形雪粒的积雪反照率更低;吸光性颗粒物对光谱反照率的影响主要在可见光和紫外波段。此外,雪粒径的增大能使吸光性颗粒物的光吸收效应增强。结合东北地区的实测数据,我们发现SAMDS模拟的积雪宽波段反照率与实测结果较为一致。同时,SAMDS模式模拟结果表明,在东北地区,积雪中0.1~1 μg·g^-1的黑碳浓度导致积雪宽波段反照率减少2%~8%,造成的瞬时辐射强迫为9~35 W·m^-2。     

次网格积雪参数化在祁连山区斑状积雪带模拟中的应用

运用中尺度大气模式MM5,积雪参数化分别采用简单的积雪参数化方案以及考虑次网格积雪分布和雪密度变化的复杂积雪参数化方案,对黑河流域上游祁连站附近气温和降水进行模拟,与祁连站的观测值对比,检验积雪参数化方案中次网格积雪分布和雪密度变化在该地区气温和降水模拟中的作用.结果表明:简单积雪方案对网格积雪的非0即1描述在斑状积雪带是不合理的,尤其在黑河流域海拔3 300 m以下积雪多为斑状或片状,网格内积雪非均匀性的处理是非常必要的;通过耦合简单和复杂积雪方案的大气模式对气温模拟和观测值比较发现,新方案模拟的气温比旧方案模拟值更接近观测值,在气温低于0℃时改进尤其明显,说明使用复杂积雪/融雪方案可改进斑状积雪带气温的模拟.耦合复杂积雪方案的大气模式模拟的降水与观测值绝对误差低于耦合简单积雪方案模拟结果,复杂积雪方案的模拟结果降水错报率为使用简单积雪方案结果的一半,证明了耦合复杂积雪方案可以提高大气模式对该地区春季降水模拟的准确性.与积雪面积变化相对应,耦合复杂积雪方案模拟出了融雪产流量,而使用简单积雪方案则没有模拟出来.综上所述,耦合考虑次网格积雪分布和雪密度变化的复杂积雪参数化方案比耦合“非0即1”积雪方案可以更准确地模拟祁连山区冬、春季气温和降水.     

黑河流域上游寒区水文遥感-地面同步观测试验

介绍了黑河流域上游寒区水文遥感-地而同步观测试验,论述了试验目标与研究内容、试验区的选择设计以及寒区水文长期观测试验.上游试验以理解寒区水文过程、提高寒区定量遥感水平为主旨,以积雪和冻土为主要研究对象,开展了微波辐射计、高光谱成像仪航空遥感和地面同步观测,并选择典型小流域进行长期寒区水文过程观测与研究.试验集中在冰沟积雪小流域、阿柔草场和扁都口裸露耕地3个不蚓地表覆盖区,以积雪和冻土变量与参数的测量为主.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,分别布置了加密的地面同步观测、通量和气象水文观测、降雨、径流及其它水文要素观测网络;航空飞行传感器分别采用微波辐射计、高光谱成像仪、热红外成像仪和多光谱CCD相机,收集获取了试验区丰富的可见光/近红外、热红外、主被动微波等卫星数据.通过试验,初步构建了上游寒区航空-卫星-地面综合数据集,可以应用于改进和验证寒区陆面/水文过程模型.     

黑河上游冰沟流域典型积雪期水文情势

综合研究了黑河上游祁连山冰沟流域2008年积雪期水文情势,以积雪-冻土-径流为框架详细分析了该地区积雪水文特征.采用物质平衡计算了冰沟流域雪蒸发和融水值,并分析了冻土水热变化过程和融雪径流变化特征.积雪期降水总量达到204.6 mm,雪而蒸发为140.8 mm,雪面蒸发在积雪期水文循环中占有重要的位置.3月12日融雪开始,引起3次人规模的融雪峰值;整个融雪季,冰沟流域融雪径流总嚣为3.98×106m3.冻土解冻始于4月12日左右,随着气温升高,土壤含水量变化明显.地形和风速相巨作用,造成积雪的大规模重新分布.     

基于模块化建模方法的寒区水文过程模拟——在中国西北寒区的应用

中国西北高山、 高原广泛分布着冻土和积雪, 春季融雪和冻土融化是该地区重要的水文过程.基于模块化的寒区水文建模环境CRHM, 根据流域水文过程特征和观测数据约束, 选取描述不同寒区子水文过程的模块构建寒区水文模型, 并基于长期观测的两个典型寒区小流域来验证模块化的寒区水文模型.在冰沟流域, 主要模拟雪的积累/消融、 雪的升华、 融雪下渗和融雪径流过程. 结果显示: 冰沟流域积雪升华占降雪量(145.5 cm)的48%, 其中风吹雪引起的升华损失量(35 cm)占积雪升华(69 cm)的一半, 风速和辐射引起的积雪升华是该地区积雪物质平衡的重要组成; 构建的寒区水文模型可以再现春季积雪消融引起的径流过程.在左冒孔冻土流域, 主要模拟冻土下渗过程、 冻土坡面产流过程和土壤冻融对径流的影响. 结果显示: 构建的寒区水文模型可以捕捉到春季主要的冻土融化径流过程.两个流域的验证结果揭示: 模块化的建模方法在搭建模型结构的时候减少了模型的不确定性, 所以在未经率定的情况下, 具有在无资料和资料缺少地区模拟寒区水文要素和水文过程的能力.     

基于实测数据的不同雪粒径光谱分析

利用黑河流域上游冰沟流域样地的实测积雪光谱和实测雪粒径数据,对不同雪粒径的光谱曲线特征进行分析,找出位于1030 nm和1 250 nm附近对雪粒径较敏感的两个波长,定量地揭示了位于这两个波长附近处的光谱曲线特征与雪粒径的关系.1 030 nm和1 250 nm附近是雪反射光谱中两个较明显的吸收峰位置,但雪在这两处的反射率值依然较高.分别通过1 030 nm和1 250 nm附近吸收峰置差异、1 030 nm附近处的光谱吸收深度、光谱吸收面积等4种方法与雪粒径进行关系拟合.结果表明:光谱吸收面积法对雪粒径有很好的指示作用,与雪粒径的线性和指数曲线拟合效果最好.同时,1 030nm附近的波长受大气散射和衰减的影响很小,可将该方法直接运用到高光谱影像上.     

Influence of temperate mixed and deciduous tree covers on Hg concentrations and photoredox transformations in snow

Mercury dynamics in snowpacks under forested canopy are currently unknown, even though these snowpacks may represent important Hg pools eventually released towards lakes at snowmelt. We followed Hg distribution and partitioning in snowpacks under different temperate canopy types over space and time, and conducted short-term experiments on Hg redox behaviour in these snowpacks. Hg concentrations were ca. two times higher in snow deposited under coniferous than deciduous canopies; the lowest concentrations were observed in snow over a frozen lake in the same watershed. In snow on the ground, up to 80% of the Hg was bound to particles between 10 and 70 μm. Incubations of snow in situ showed that (i) Hg photoreduction and evasion was significant in open areas (lake surface) but was greatly hampered by light attenuation under winter canopies and (ii) oxidation of newly produced Hg⁰ was a significant process in boreal snow, affecting Hg evasion to the atmosphere. We used a mass balance approach to compare Hg pools in snowpacks with wet deposition measured by precipitation collectors. A net gain of Hg was observed in snow under mixed canopies whereas, under a deciduous canopy, the pool of Hg stored at the end of the winter was comparable to that of wet deposition. Snow over lake acted as a winter source of Hg. Whereas most Hg deposited by snow on lakes is lost before snowmelt, Hg deposited on the forested watershed is largely retained in snowpacks, presenting a threat to systems receiving meltwaters.     

新疆若羌县阿热力一带冰沟群沉积环境及层序地层分析

新疆若羌县阿热力一带位于东昆仑西段北坡、柴达木盆地西南缘。地层区划隶属于秦祁昆地层区、东昆仑-中秦岭地层分区,该区冰沟群分布广泛。对该区开展区域地质调查、对冰沟群的沉积环境和层序地层进行分析研究具有重要地质意义。在开展区域地质调查中,采用路线调查、剖面测量、实验测试等方法对冰沟群的岩性特征、岩石组合、地球化学特征、古生物特征以及形成时代等进行了系统研究,依据岩石组合特征将其划分为狼牙山组和丘吉东沟组。把该区冰沟群与区域上都兰县冰沟群层型剖面进行了对比,通过对比研究,认为该区的冰沟群与都兰县冰沟群层型剖面具明显可对比性。依据岩性特征、岩石组合特征、古生物特征等,对冰沟群沉积环境进行了分析,认为狼牙山组沉积环境属于潮下较深水陆棚相低能环境;丘吉东沟组属于浅海陆棚相带内缘斜坡沉积环境。并对冰沟群层序地层进行了划分,将其划分为2个Ⅲ级层序,即第一层序（B-1）和第二层序（B-2）。     

准噶尔盆地沙漠-绿洲雪面蒸发实验研究

根据2007年11月至2008年3月积雪期在古尔班通古特沙漠南缘和天山北坡阜康绿洲的雪面蒸发实验观测和资料分析,研究了准噶尔盆地沙漠-绿洲雪面蒸发特征.结果表明:沙漠区日均雪面蒸发量为0.015mm·d-1,绿洲区为0.02mm·d-1,观测期日蒸发为负值(净凝结)的天数占总观测日数的31.9%.冬季稳定积雪期沙漠区和绿洲区雪面蒸发总量分别为1.73mm和1.95mm,各占冬季降水量的6.51%和7.37%.沙漠垄间开阔地雪面蒸发比梭梭林内蒸发强,冬季12月至翌年2月垄间林内总蒸发量为-0.41mm,开阔地蒸发量0.86mm.影响准噶尔盆地冬季雪面蒸发的主导因素为气温,与天山山地及世界其它干旱地区相比,准噶尔盆地冬季雪面蒸发是最小的.低温、多雾天气是盆地低蒸发的重要原因.     

东昆仑中泥盆世A型花岗岩的确定及其构造意义

东昆仑中泥盆世冰沟正长花岗岩具有高硅(SiO₂含量为71.85%~72.77%)和高碱(K₂O+Na₂O值为8.39~8.58)、相对富铝(A/CNK为0.93~1.03)、高FeO_t/MgO(6.24~7.86)和104 Ga/Al值(3.04~3.60)、富集轻稀土、明显的Eu负异常、相对原始地幔明显富集Zr、Ga、Y和Hf等高场强元素并强烈亏损Ba、Sr、P和Ti元素的特征, 这些特征与A型花岗岩类的地球化学特征一致.采用锆石LA-ICP-MS U-Pb法获得206Pb/238U值加权平均年龄为391±3 Ma(MSWD值为2.36), 表明该岩体为中泥盆世岩浆活动的产物.综合全岩Sr-Nd同位素、地球化学及实验岩石学等资料, 可以判断该岩石为造山后伸展阶段长英质地壳物质(变杂砂岩)在低压高温氧化条件下发生部分熔融的产物.冰沟正长花岗岩是目前东昆仑地区报道的时代最晚的古生代A型花岗岩, 它的出现可能标志着中泥盆世时期东昆仑始特提斯构造演化的彻底终结和古特提斯构造演化的崭新开始.