基于MODIS积雪产品的中国天山山区积雪时空分布特征研究

利用2002—2016年MODIS逐日积雪遥感产品(MOD10A1、MYD10A1),采用日产品合成法、临近日分析法、空间滤波法和相邻时间合成法,生成天山山区逐日晴空积雪遥感产品数据集,分析天山山区积雪时空分布特征。结果表明:近15 a,天山山区平均积雪覆盖面积呈略微减少趋势,主要表现为年际间的波动变化;分季节来看,天山山区积雪覆盖面积冬季秋季春季夏季;积雪面积从9月开始积累,1月达到峰值,占天山总面积的25%~75%,3月开始消融,8月达到最低值,仅占天山总面积的1.5%~5.5%。天山山区大部分区域积雪开始时间在第300 d之后,积雪结束时间在第40~150 d左右,海拔较高的区域积雪开始时间较早;天山山区平均积雪日数小于60 d的区域主要分布在天山南坡、北坡边缘地带,占整个天山面积的44.57%,平均积雪日数在60~300 d之间的区域占比为53.4%,主要分布在天山中部和北坡部分区域,平均积雪日数大于300 d的积雪区主要分布在海拔3800 m以上区域,占天山面积的2.03%。     

基于地面观测数据的天山典型区积雪时间特征研究

利用1981-1996年新疆天山地区16个气象台站的积雪观测资料,研究天山典型区积雪初始、终止日期的时空分布特征及影响因素。研究结果表明,受水热状况及复杂地形影响,研究区内自西向东,自北向南积雪初始日期逐渐推后,终止日期逐渐提前。9月末,天山海拔较高的地区开始积雪,11月上旬至12月上旬积雪迅速发展;天山中部和北部的积雪会持续到3月下旬,而海拔较高的台站则会持续到5月份,甚至6月份;天山南坡初日较晚,2月积雪就会终止。天山地区的积雪初始和终止日期年际波动较大,并呈现出积雪初日越来越晚,积雪期逐年缩短的趋势。随着海拔升高,气象台站积雪初日逐渐提前,积雪终日逐渐推后,形成倒三角形状,对积雪初始、终止日期和经、纬度的分析表明,其主要受纬度影响。天山南、北坡水热条件不一致,高度每上升100m,天山北坡积雪初日提前2.18d,终日推迟3.25d;天山南坡积雪初日提前3.69d,终日推迟3.18d。     

利用遥感技术监测太白山积雪变化

采用TM影像对太白山1988—2010年冬季积雪面积变化进行分析,结果表明：太白山积雪主要分布在海拔3 000m以上的山顶及山坡两侧,积雪面积在波动中呈下降趋势。2010年积雪面积为90.84km^2,1988年积雪面积为95.98km^2,23a积雪面积减少了5.14km^2。深雪区面积急剧萎缩,浅雪区的面积增加。2000年深雪区面积占总面积的62.5%,2010年深雪区面积仅占总面积的26%。23a间太白山积雪面积在波动中减少,积雪厚度也在逐年降低。     

中国西部积雪类型划分

利用中国105°E以西地区189个地面气象台站1960-2004年积雪日资料和1981-2004年SMMR、SSM/Ⅰ反演的逐日雪深资料,使用积雪年际变率方法划分中国西部积雪类型,并与积雪日数方法的划分结果进行比较.在此基础上,尝试建立了结合以上两种要素的综合分类指标.利用积雪年际变率方法和台站资料,将中国西部积雪划分为3类.其中,稳定积雪区主要包括北疆、天山和青藏高原东部高海拔山区;年周期性不稳定积雪区包括南疆和东疆盆地周边、河西走廊、青海北部、青藏高原中西部、藏南谷地以及青藏高原东南缘;其他积雪区均为非年周期性不稳定积雪区.气候突变后,积雪日数方法划分的积雪类型变化反映出沙漠和低纬度地区积雪变幅增大,在积雪年际变率方法的结果中体现出青藏高原东部地区趋于稳定的积雪面积在增加.在没有台站记录地区,卫星遥感资料很大程度上弥补了台站观测的缺陷,使用这种资料划分积雪类型时,积雪年际变率方法比积雪日数方法的结果更符合西部积雪的分布特点,反映出积雪分布与地形的密切关系.利用综合分类指标划分西部积雪类型的结果表明,台站资料的划分结果很大程度上受积雪持续时间的影响,而在卫星遥感结果中,积雪年际变率则是影响类型划分的主要因素.     

北半球积雪监测诊断业务系统

利用卫星遥感和常规观测的积雪资料，确定了适合业务使用的北半球及中国积雪监测诊断方法，并初步建立了北半球和中国积雪监测业务。其相关业务产品主要有：北半球月积雪日数、中国月积雪日数、积雪深度的分布，北半球、欧亚、中国等不同区域积雪面积距平指数。     

1959-2003年中国天山积雪的变化

利用天山山区17个气象站1959-2003年的气象观测资料,分析了中国天山山区冬季（12-2月）气温、积雪变化趋势特征, 并采用Mann-Kendall统计量对最大积雪深度的变化进行了突变检验,通过GIDS插值方法和DEM数据计算了它的空间分布。结果表明,天山山区冬季平均气温存在明显的上升趋势,倾向率为0.44℃/10 a,与北半球冬季平均气温的变化有着较好的相关性,最低气温的增加更为明显,其倾向率为0.79℃/10 a。45 a来天山山区最大积雪深度具有明显的增加趋势,倾向率为1.15 cm/10 a,检测表明,最大积雪深度在1977年前后发生了突变;与多年平均相比,积雪深度增加幅度最大的是西天山地区的昭苏、尼勒克,分别增加了39.3%和39.7%。天山山区积雪变化以2.8 a左右的周期为主。另外,积雪日数的增加主要出现在≥10 cm的积雪深度上;积雪初、终日期并没有表现出明显的提前或推迟。     

北疆积雪时间的特征分析

基于1961-2006年全疆32个测站的逐日积雪深度资料,使用一元线性回归和二项式滑动平均等统计方法,分析了北疆区域积雪开始时间、积雪结束时间、相对积雪期和绝对积雪期的时空变化特征。结果表明,积雪开始时间、结束时间、相对积雪期和绝对积雪期存在明显的区域差异,前3种差异主要是由地形高度变化引起的。积雪开始时间和相对积雪期各测站基本呈上升和下降趋势,积雪结束时间和绝对积雪期趋势变化的空间分布较为类似,伊犁河谷地区呈明显的下降趋势。1995年以后,积雪开始时间呈上升趋势,而积雪结束时间、相对积雪期和绝对积雪期均呈下降趋势。相关分析和合成分析表明,积雪开始时间和相对积雪期及绝对积雪期存在较好的负相关关系,可以通过积雪开始时间的早晚,大致预测相对积雪期和绝对积雪期的长短。     

中国近50a积雪变化时空特征

利用1961～2012年中国1400个站点逐日积雪增量、积雪日数和气温稳定通过0℃日数资料,对我国积雪时空变化特征进行了分析研究。结果表明：我国积雪主要分布在新疆北部地区、东北和内蒙古东北部地区及青藏高原地区,年积雪增量均超过50era;在年代际变化中,1991～2000年我国大部分地区积雪增量偏少;在对我国5个区域的趋势分析中,新疆北部地区、东北和内蒙古东北部地区积雪量有显著增加趋势,积雪日数的变化趋势均不显著,气温稳定通过0oC日数均呈显著减少。     

珠峰地区积雪变化与气候变化的关系

根据三次Landsat遥感数据,应用GIS空间分析方法,分析了1975-2000年珠峰地区定日县常年积雪变化特征,并探讨其与气候变化之间的关系。结果表明,1975-2000年间定日县内常年积雪总计减少了7.49％,减少面积为105.35 km2,主要发生在珠峰及其周围高大山体常年积雪覆盖的边缘地区,其中,海拔5 000～6 000 m之间减少最多,占减少总面积的70％左右。气温和降水量变化是导致常年积雪变化的主要因素,特别是在全球变暖的大背景下,珠峰地区的气温上升趋势是其主要驱动因子。气温升高导致珠峰及周围高大山脉边缘的冰川和常年积雪不断消融,加上1980年代的降水量相对较少,使得1975-1992年常年积雪面积不断减少;但1990年代后期降水量增加显著,研究区东南部海拔相对较低的区域有较多的积雪累积,1993-2000年常年积雪面积略有增加。     

利用卫星遥感和地面实测积雪资料分析近年新疆积雪特征

利用2003—2005年卫星SSM/I的每日雪深资料,1996—2004年冬、春的NOAA/AVHRR积雪旬覆盖面积资料,以及1996—2002年新疆北部11个地面台站的积雪观测资料,研究了近年新疆积雪的时空分布特征。结果表明:新疆积雪年际变化大,近年最大积雪日数和面积出现在2000—2001年。积雪主要集中在天山山脉以北地区,该区大部分地区每年冬、春积雪覆盖旬数超过了15旬,在西南昆仑山脉地区也有小范围的高值区,部分年份的冬、春积雪覆盖旬数超过了15旬。另外,山区积雪覆盖旬数明显高于盆地,准葛尔盆地积雪覆盖旬数明显多于塔里木盆地。积雪年际变化较显著的地区在中部天山山脉地区、西南部昆仑山脉地区和西部阿尔金山脉地区,均超过了6旬。积雪深度在每年的2月达到最高。高值出现在阿勒泰地区、塔城、天山北麓、准噶尔盆地南缘和南疆西部的托什干河流域一带,达到近40 cm。     

Snow Cover Variation in the Past 45 Years (1959-2003) in the Tianshan Mountains, China

 Meteorological data at 17 weather stations in the Tianshan Mountains from 1959 to 2003 were analyzed to explore the variations in temperature and snow cover. The abrupt change test for snow depth was performed using Mann-Kendall statistic. The spatial distribution of maximum snow depth was calculated by employing GIDS interpolation and DEM data. The results show that mean temperature in winter had a rising trend at a rate of 0.44 ℃/10 a. The minimum temperature in winter increased more evidently at a rate of 0.79 ℃/10 a. The maximum snow depth has obviously deepened at a rate of 1.15 cm/10 a in the past 45 years, and it was about 16% higher than the average during 1991-2003. The Mann-Kendall statistic test of snow depth indicates that the abrupt change occurred in 1976. The maximum increment for snow cover depth occurred in Zhaoshu (Kunes) (39.3%) and Nilka (39.7%) in the west Tianshan Mountains. In contrast, the snow cover depth reduced by 17% in Barkol in the east Tianshan Mountains. There was a primary change periodicity of about 2.8 years in snow cover. In addition, snow cover days with a depth more than 10 cm increased distinctly, however, there was no obvious advance or delay in snow beginning and ending dates.     

1959-2003年中国天山积雪的变化

Mcteorological data at 17 weather stations in the Tianshan Mountains from 1959 to 2003 were analyzed to explore the variations in temperature and snow cover.The abrupt change test for snow depth was performed using Mann-Kendall statistic.The spatial distribution of maximum snow depth was calculated by employing GIDS interpolation and DEM data.The results show that mean temperature in winter had a rising trend at a rate of 0.44℃/10a.The minimum temperature in winter increased more evidently at a rate of 0.79℃/10a.The maximum snow depth has obviously deepened at a rate of 1.15 cm/10 a in the past 45 years,and it was about 16% higher than the average during 1991-2003.The Mann-Kendall statistic test of snow depth indicates that the abrupt change occurred in 1976.The maximum increment for snow cover depth occurred in Zhaoshu(Kunes)(39.3%)and Nilka(39.7%)in the west Tiansban Mountains.In contrast,the snow cover depth reduced by 17% in Barkol in the east Tianshan Mountains.There was a primary change periodicity of about 2.8 years in snow cover.In addition,snow cover days with a depth more than 10 cm increased distinctly,however,there was no obvious advance or delay in snow beginning and ending dates.     

新疆雪盖特征分析

研究和论述了新疆雪盖的若干特征，在利用NOAA／AVHRR监测了1990年9月至2000年6月新疆积雪的基础上，绘制了新疆13个地州（区）的10年旬平均积雪盖度变化曲线，并就各地的雪盖特征、雪盖增长和衰减模型进行了讨论，建立了北疆6个地州（区）雪盖的气温、降水复合模型。     

阿尔山地区积雪变化特征

选取阿尔山气象站1981—2015年冷季(10月—次年4月)气象资料,利用滑动平均、线性倾向估计和Mann-Kendall等方法,对年最大积雪深度、积雪日数、气温和降水量进行分析。结果表明,阿尔山地区年最大积雪深度主要发生在1月至3月,其中2月份概率最大,达50%;34 a内最大积雪深度呈上升趋势(2.77 cm/10a),年平均增加0.98%,且年最大积雪深度在1998年发生了突变,即在1998年之前增长缓慢,在2000年以后上升趋势显著。积雪日数的统计分析表明,初始积雪日数和有效积雪日数呈现略微减少趋势,而稳定积雪日数有微弱的增加趋势;通常初始积雪日数比有效积雪日数大30天左右。年最大积雪深度与稳定积雪时期的降水量、积雪日数、日照时数有显著的相关性,相关系数分别为0.647、0.515、0.584,但与稳定积雪时期的气温没有明显的相关性。在全球变暖的大环境下,积雪深度随着降水量和日照时数的增加而增加,且积雪深度受降水量的影响大于日照时数的影响。     

青藏高原雪盖异常对我国环流和降水的影响

利用美国NOAA NESDIS提供的1975—1986年青藏高原地区卫星雪盖资料，作出了各月冬季青藏高原雪盖频率图。发现1—3月是高原雪盖面积最大的月份，在此期间高原雪盖面积有明显的持续性，并与欧亚雪盖面积有较高的一致性。根据3月高原雪盖异常与中国环流和降水的关系，发现高原雪盖异常的后延冷却效应较弱，大约不足一个月；3月高原多雪以后，5月东亚北风加大，南岭以北降水偏少，少雪年则相反。     

利用气象卫星资料研究祁连山区植被和积雪变化

利用1989年和1998年NOAA气象卫星资料，提取植被、积雪等信息，分析了十年来祁连山自然保护区植被空间分布状况及其变化特征，研究了祁连山积雪年变化和1989与1998年年代变化特征，结果表明:祁连山保护区主体部分十年来植被退化严重，且退化植被以灌木林和草为主；祁连山区积雪年变化基本特点是呈双峰形，但不同流域积雪的年变化存在一定差异。1998年各流域旬平均积雪面积均较1989年减小，自西向东减小幅度逐渐增大，党河流域减小2.17%，西营河流域减小10.05%。1998年和1989年春季积雪面积相差不大，但冬季积雪明显少于1989年。由于1998年气温明显偏高，使得山区积雪融化速度加快，1998年积雪面积随时间变化振幅加大。     

白灾成灾综合指数的研究

该文通过分析白灾的主要成灾因素,指出积雪掩埋牧草影响家畜采食是主要的致灾因子,积雪深度、牧草丰歉、牲畜体况、草地载畜状况、白灾持续时间以及承灾力的大小都对灾情有重大影响。文章还给出了全面考虑各影响因子作用的白灾成灾综合指数