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。     

2000～2014年西藏高原积雪覆盖时空变化

利用MODIS/Terra积雪产品MOD10A2较系统地分析了2000~2014年西藏高原(以下简称高原)积雪面积和覆盖率的时空变化特点,并与同期主要气象要素之间的关系进行了研究。主要结论如下:(1)高原平均积雪面积是19.0×104km2,占整个高原面积的15.8%,其中冬季最大,为高原总面积的23%,其次是春季(22%)和秋季(16%),夏季最小(5%);(2)过去14a高原年平均积雪面积呈现微弱减少态势,其中秋冬两季积雪面积略显上升趋势,春季略有减少,夏季减少趋势显著,积雪面积变化与气温之间存在负相关关系,与同期降水量之间的关系不大;(3)2000~2014年,羌塘高原北部和西南喜马拉雅山脉积雪覆盖率增加趋势明显,而在那曲东南部、喜马拉雅山脉东段和阿里地区北部积雪覆盖率减少趋势明显;(4)高原积雪覆盖变率具有明显的空间差异,且由春秋两季主导,秋季年际变率要大于春季,高原中东部和周围高大山脉及其附近是高原积雪覆盖年际变率最大的区域,而雅鲁藏布江中下游谷地、藏东南干暖河谷以及藏北高原中西部是年际变率最小的地区;(5)积雪年际变率大值区是高原主要的牧区和雪灾频发区,是高原积雪监测和防灾减灾的重点。      

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。     

黄南南部近56年积雪变化分析研究

选取青海东南部黄南区域范围内2个气象观测站近56a(1960~2015年)逐月积雪资料,利用数理统计和线性回归方法分析积雪的变化趋势,对黄南南部年积雪日数及最大雪深变化特征进行了诊断研究。结果表明:1)黄南南部积雪日数呈增加趋势,增加速率为0.152d/a;2)最大雪深春、冬季呈弱增加趋势,秋季呈弱减少趋势,总体呈弱减少趋势;3)黄南地区的积雪日数与最大雪深呈显著相关关系,一般雪深越大积雪日数就越长;4)年和各季积雪日数均发生了由少到多的突变,春季发生在1965年,秋季在1973年,冬季在1974年发生了突变,年突变发生于1970年;5)由小波分析可知,近56年来,黄南南部地区积雪日数6年的振荡周期比较明显外,在20世纪60~70年代末存在准3a振荡周期,其他周期信号强度都较弱。      

青藏高原地表特征时空分布

通过利用地理信息数据库、卫星反演参数、气象观测数据,分析了我国青藏高原地区地表植被覆盖、地表反照率分布、地表蒸发分布、地表积雪分布.结果显示,随着青藏高原地表年平均气温的显著升高,青藏高原部分区域地表覆盖特征也发生了改变.在青藏高原南缘湿润大区降水充分地区,地表反照率相对较低,潜热蒸发量最大,1982～2000年期间地表植被覆盖呈明显增加趋势.青藏高原地区积雪覆盖在各个气候区域也呈现同步变化特征,自1970～1989期间,降雪量呈持续增加趋势,但之后至2000年期间,全区降雪量呈下降趋势,其中积雪覆盖变化最强烈的时段发生在10月～4月之间,变化幅度最大的区域位于青藏高原的东南部区域.     

欧亚大陆积雪覆盖率的模拟评估及未来情景预估

基于国际耦合模式比较计划第五阶段(CMIP5)历史模拟试验(historical run)的模式输出结果以及遥感数据,采用相关分析、均方根误差、标准差等统计方法,评估了13个气候(或地球)系统模式对欧亚大陆积雪覆盖率的模拟能力,在此基础上,采用多模式集合平均的方法对未来不同温室气体排放情景下(rcp2.6、rcp4.5和rcp8.5)欧亚大陆积雪覆盖率的变化进行预估。结果显示:尽管各模式模拟的积雪覆盖率在高原地区与观测差异较大,但总体看来模式能够对欧亚大陆积雪覆盖率的空间形态、季节变化及年际变化特征做出较好地模拟。未来预估结果表明,多模式集合平均预估的欧亚大陆积雪覆盖率从2006年到2040年左右减少趋势非常明显,且不同排放情景下模式模拟的积雪减少速率非常接近;然而,大约从2040年之后,不同排放情景下的积雪覆盖率减小趋势的差异越来越大,rcp2.6和rcp4.5下积雪覆盖率的变化趋于平缓,而rcp8.5情景下,积雪覆盖率一直减少,冬季、春季和秋季都明显减少,减少最显著的区域位于西欧和青藏高原地区。由此可见,控制温室气体的排放对于未来欧亚大陆积雪的变化是至关重要的。     

北疆积雪深度和积雪日数的变化趋势

 选取新疆北疆20个站1961-2006年积雪及稳定积雪日数、最大积雪深度资料,同时选择冬季降水量和气温稳定通过0℃以下的日数作为积雪的影响因子,分析了46 a来北疆积雪的变化趋势。结果表明：46 a来最大积雪深度呈显著增加趋势,平均年增长0.8%,其变化与冬季降水量增加有关,呈正相关;积雪日数和稳定积雪日数也呈稍增加趋势,增加主要发生在1960-1980年代,1990年代以来有所减少,其变化与气温稳定通过0℃以下的日数呈显著正相关。     

青海地区常规观测积雪资料对比及积雪变化趋势研究

应用青海44个台站1962—2005年逐月积雪深度和积雪日数资料,对比了这两份常规积雪资料在表征青海地区积雪变化特征上的一致性,并对近十几年来的积雪变化新趋势做了分析。结果表明:积雪深度和积雪日数均能比较一致地反映整个青海地区积雪变化趋势:夏、秋季积雪从20世纪60年代至21世纪初为一致的减少趋势;冬、春季积雪在20世纪60年代至90年代初增加,而从20世纪90年代中期至21世纪初积雪呈显著减少趋势。后期的减少趋势远比前期的增加趋势明显。青海地区不同季节积雪深度和积雪日数趋势变化明显的区域基本一致,但中心位置存在一定的差异。冬季在32.5°~35°N,95°~102°E范围内的唐古拉山、巴颜喀拉山和阿尼玛卿山区,春季在青海东南部阿尼玛卿山区附近,均明显地表现出20世纪90年代中期以后积雪的减少和前期积雪的增加。不同季节积雪深度和积雪日数的相关系数分布存在一定差异:冬季两份资料相关相对较小的区域位于青海中南部巴颜喀拉山西区至阿尼玛卿山西区一线;春季相关系数小于冬季,青海东北边缘以及东南边缘地区,相关系数未能通过95%信度检验;夏、秋季积雪较少,相关较小的区域集中在青海东南部地区。而上述区域大多为各个季节积雪较多的地区,应慎重使用该区域的常规积雪资料。综合分析两份积雪资料,确定青海地区冬季多雪年为1964,1975,1993,1995和1998年,少雪年为1963,1965,1969,1997和2003年;春季多雪年是1977,1982,1987,1989和1990年,少雪年是1969,1979,1985,1999和2001年。     

近30年青藏高原雪深时空变化特征分析

利用1981—2010年地面雪深观测资料较系统地分析了近30年青藏高原(以下简称高原)积雪深度的时空变化特点。主要结论如下:(1)高原雪深大值区主要在喜马拉雅山脉南麓,小值区则在高原南部干暖河谷和北部柴达木盆地,30年间高原平均最大雪深出现了显著减少趋势,减幅达0.55cm·(10a)-1,1997年前后高原雪深出现了由大到小的气候突变。(2)春季是高原平均积雪深度最大的季节,30年里平均最大雪深下降趋势非常显著,下降幅度为0.47cm·(10a)-1,且在1998年出现了由大到小的气候突变。(3)秋、冬季,高原平均最大雪深减少趋势不明显,但在不同区域雪深增减趋势不尽相同。秋季56%的台站呈减少趋势,而31%的台站有不同程度的增加;冬季61%的台站出现了减少趋势,而且减幅较大的台站基本分布在高原西南,而31%的台站则出现了增加趋势,多数分布在高原东部。(4)夏季高原积雪分布极为有限,仅在海拔和纬度较高的高寒地区有积雪,近30年雪深减少趋势同样显著。     

青藏高原积雪对陆面过程热量输送的影响研究

利用1979-2016年中国区域长时间序列逐日雪深资料,分析了青藏高原积雪深度与积雪日数的分布及变化特征,并将积雪期划分为三个阶段(积累期、鼎盛期和消融期),结合ERA-Interim月平均再分析资料,分析了积雪与地表热状况(气温、地表和土壤温度)和能量输送量(地表净短波辐射、地表净长波辐射、感热通量、潜热通量、地表热通量和土壤热通量)的相关关系,初步探讨了积雪在高原陆面过程中的作用。结果表明:研究时间范围内青藏高原积雪(深度和日数)主要呈减少趋势,仅在黄河源区及高原边缘地区为增加趋势,积雪鼎盛阶段(1-2月)的减少趋势最显著;高原积雪对地表主要起降温作用,深层土壤温度对积雪的响应存在滞后性,积雪的减少抑制了土壤向上的热量输送进而不利于冻土的发育;高原积雪与地表感热和地表热通量主要呈现负相关关系,潜热通量与积雪也呈负相关特征但比感热通量的相关性小。由于ERA-Interim资料对高原积雪深度的描述与本研究使用的卫星遥感积雪深度存在较大偏差(包括空间分布、气候倾向率、年际变化以及绝对大小等),导致本研究中积雪与地表热状况和热通量的相关度不高,需要通过陆面模式模拟做进一步探讨。     

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。     

冬季积雪对我国夏季降水预测的评估分析

根据高原积雪和高纬积雪与我国夏季降水相关分析的结果，将高原积雪和高纬积雪作为独立因子分别对我国夏季降水预测做了检验，结果表明：高原积雪较高纬积雪效果要好，冬季高原积雪异常偏多时，长江流域夏季易发生洪涝，这也是预测汛期降水的一个重要信号。     

1962-2008年辽宁省积雪变化特征

采用1962-2008年辽宁省52个气象观测站逐日积雪深度以及同期温度、降水资料,用统计方法和小波方法分析了辽宁省积雪气候变化规律。结果表明：近47 a辽宁省积雪日数呈不显著增加趋势,共增加了3 d;年最大雪深随时间变化呈不明显增加趋势,平均每10 a增加0.2 cm;年累积雪深也呈不显著增加趋势,气候倾向率为8.9 cm/10 a。从年代际变化来看,20世纪80年代前辽宁省积雪日数、年最大雪深和年累积雪深偏小;而20世纪80年代后至今,则经历了一个积雪日数、年最大雪深和年累积雪深均增加的过程。     

Evaluation of Snow Depth and Snow Cover Fraction Simulated by Two Versions of the Flexible Global Ocean–Atmosphere–Land System Model简

Based on historical runs,one of the core experiments of the fifth phase of the Coupled Model Intercomparison Project （CMIP5）,the snow depth （SD） and snow cover fraction （SCF） simulated by two versions of the Flexible Global OceanAtmosphere-Land System （FGOALS） model,Grid-point Version 2 （g2） and Spectral Version 2 （s2）,were validated against observational data.The results revealed that the spatial pattern of SD and SCF over the Northern Hemisphere （NH） are simulated well by both models,except over the Tibetan Plateau,with the average spatial correlation coefficient over all months being around 0.7 and 0.8 for SD and SCF,respectively.Although the onset of snow accumulation is captured wellby the two models in terms of the annual cycle of SD and SCF,g2 overestimates SD/SCF over most mid-and high-latitude areas of the NH.Analysis showed that g2 produces lower temperatures than s2 because it considers the indirect effects of aerosols in its atmospheric component,which is the primary driver for the SD/SCF difference between the two models.In addition,both models simulate the significant decreasing trend of SCF well over （30°-70°N） in winter during the period 1971-94.However,as g2 has a weak response to an increase in the concentration of CO2 and lower climate sensitivity,it presents weaker interannual variation compared to s2.     

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。     

冬季高原积雪和欧亚积雪对我国夏季旱涝不同影响关系的环流特征分析

冬季高原积雪和欧亚积雪异常对我国夏季旱涝有一定的影响作用,但是它们与我国夏季降水的相关分布基本上是相反的.通过冬季积雪与北半球500hPa高度场的相关分析,从春季和夏季平均环流场对前期冬季高原积雪和欧亚积雪异常的不同响应,来探讨冬季高原积雪和欧亚积雪与我国夏季降水不同相关关系的原因,也为积雪因子在我国汛期旱涝预测中的应用提供一定的物理基础.     

欧亚大陆季节增（融）雪盖面积变化特征分析

利用美国冰雪资料中心(National Snow and Ice Data Center)提供的近40年逐周的卫星反演雪盖资料,定义了各季节新增(融化)雪盖而积指数(fresh snow extent),即增/融雪覆盖率P_(FSE)、增/融雪面积A_(FSE)、欧亚大陆北部增/融雪面积之和T_(FSE),针对欧亚大陆各季节平均的雪盖面积本身(snow extent,P_(SE)、A_(SE)、T_(SE)和其增(融)雪盖面积,分析比较二者的变化特征.结果表明,欧亚大陆各季节平均的雪盖面积和相应增(融)雪盖面积不论是气候态分布还是其年际、十年际变化均有明显不同,其中以冬、春季差别更为明显;夏、秋季二者虽有较好的一致性,但增(融)雪盖面积的变率明显强于雪盖而积本身;另外,冬季欧洲新增雪盖对欧业北部冬季雪盖面积以及其后的春季雪盖都有较显著的影响,而春季欧洲和中纬度亚洲地区的融雪则受到冬、春两季雪盖情况的影响.进一步分析欧亚大陆冬、春两季增(融)雪盖与ENSO关系显示,二者除在个别地区(两伯利业北部、欧洲中东部以及青藏高原)存在较明显关系外,整体上,欧亚大陆北部雪盖变化既不受控于ENSO,也不会显著影响ENSO.