基于随机森林的湖北雪密度预测模型及其在雪压分析中的应用

雪密度、雪压等积雪参数资料的缺乏是南方地区雪灾精细化防御研究的难点之一，通过历史地面积雪气象观测资料来反演测站及周边的雪密度，是对现有积雪监测资料的有益补充。本文利用湖北省76站的逐日气象观测资料，分析并选取了积雪期的积雪日数、积雪深度、气温、日照等8个影响雪密度的自变量因子，构建了雪密度的随机森林回归(RF)模型，并通过RF模型反演数据，分析了湖北省雪密度和雪压分布情况。结果表明：①雪密度RF模型预测的均方根误差为0.04 g/cm3左右，可以用于湖北省雪密度资料反演。②湖北省平均雪密度在0.14～0.20 g/cm3之间，从中部以0.17 g/cm3为〖JP2〗界分为东西两个区，东部区雪密度较大。③湖北省近60年来最大雪压值在1.3～6.7 g/cm2之间，不同重现期最大雪压分布存在鄂西北和鄂东两个高值区，且鄂东区的中北部基本雪压值更大。〖JP〗     

何时应该测量雪压

下列情况应测量雪压: ①每月逢5、10、15、20、25和月末最后一天08时雪深≥5 cm时,应在雪深观测后测雪压; ②在规定的日子里08时无积雪,而在08时以后形成雪深≥5 cm的积雪,在14时或20时补测雪深后测雪压; ③在规定的日子里未达到测雪压标准,而在随后的其它日子(指两次规定日子之间的日子),08时测得的雪深≥5 cm时,应在雪深观测后补测雪压; ④在规定的日子里未达到测雪压标准,在随后的日子里08时也无积雪,而在该日08时以后降雪,且雪深≥5 cm,应在该日14时或20时补测雪深后补测雪压;     

中国西天山季节性积雪热力特征分析

利用中国天山积雪雪崩站干、湿雪雪层内每隔5min一次的10层雪温数据,探讨了一次降雪过程后干、湿雪的雪层温度特征,对比分析了干、湿雪的雪面能量平衡方程中各分量的差异。结果表明:(1)整个冬半年积雪各层温度基本<0℃,雪温日变化振幅由雪面向下逐渐减小,积雪深层温度的波峰(谷)值稍滞后于积雪浅层温度极值1～2天。(2)湿雪冷中心的出现时间早于干雪,暖中心的出现时间晚于干雪,太阳辐射对湿雪的穿透深度大于干雪。(3)雪层温度振幅变化与能量吸收随雪深都呈指数衰减分布。积雪密度越大,吸收系数越小,穿透深度越大。(4)干雪雪面的感热通量和潜热通量几乎都为负值,积雪积累。湿雪雪面的潜热通量与感热通量方向相反,互相抵消,所以净辐射是导致湿雪消融的主要因素。     

何时应该测量雪压

下列情况应测量雪压 :①每月逢 5、1 0、1 5、2 0、2 5和月末最后一天 0 8时雪深≥ 5ｃｍ时 ,应在雪深观测后测雪压 ;②在规定的日子里 0 8时无积雪 ,而在 0 8时以后形成雪深≥ 5ｃｍ的积雪 ,在 1 4时或 2 0时补测雪深后测雪压 ;③在规定的日子里未达到测雪压标准 ,而在随后的其它日子 (指两次规定日子之间的日子 ) ,0 8时测得的雪深≥ 5ｃｍ时 ,应在雪深观测后补测雪压 ;④在规定的日子里未达到测雪压标准 ,在随后的日子里 0 8时也无积雪 ,而在该日 0 8时以后降雪 ,且雪深≥ 5ｃｍ ,应在该日 1 4时或 2 0时补测雪深后补测雪压 ;⑤在前一天…     

河南省基本雪压及其区域分布

根据河南３２个台站１９６１￣１９９０年的积雪资料，用极值分布法求出３０年一遇的最大积雪深度，计算了河南的基本雪压；分析了其区域分布特征及成因，为建筑设计部门提供了一项基本的气象参数。     

冬冷雪大的危害及预报

一、冬冷雪大的危害 雪灾(俗称白灾)对草原畜牧业生产的危害极为严重。如1977年10月底,在内蒙古高原锡林郭勒草原上,降了一场罕见的大雪。雪化为水,水冻为冰,雨中夹雪,雪中带雨,冰压雪,雪盖冰,真是“千里冰封,万里雪飘”哇。雨雪持续了三天,冰雪厚度足有一尺,浩瀚草原被冰雪覆盖,交通中断,人畜被困。这场雪灾牧人称为“铁灾”(指积雪厚而硬如铁),持续至次年2月底结束。致使全盟纯减牲畜达三百多万头,个别旗县百分之九十的牲畜死亡。 雪害是不易被人们遗忘的,然而冬季寒冷的危害,还常常不引人关注。实际上“冬     

植被退化对典型草原冬季地表积雪的影响

冬季积雪是典型草原重要的水分生态过程之一，也是草场春季降雨之前的重要水分来源。通过野外雪深样线调查和产量样方测定，对3个不同退化样地内的冬季积雪特征及分布格局及其影响因子进行了系统的分析，初步得出以下结论：（1)群落内的积雪覆盖层从表面到底面雪层分为新雪、压实雪和深房积雪3种;（2)植被退化，特别是严重退化,将显著降低冬季地表积雪厚度，其主要因素为立枯的高度和密度，立枯的高度越高，量越大，积雪深度就会越深；锦鸡儿灌丛的存在对冬季地表积雪有重要的影响，灌丛中积雪的重量与锦鸡儿的高度、体积存在显箸的正相关。     

青藏高原东西部积雪效应的模拟对比分析

采用引入次网格尺度地形重力波拖曳的NCAR区域气候模式(RegCM2),以SMMR微波逐候积雪深度观测值为依据,加入较合理的积雪强迫,通过数值模拟,研究了青藏高原(下称高原)东、西部积雪异常对后期区域环流的不同影响。模拟结果的对比分析表明,高原西部多雪对高原东部积雪存在正的反馈作用,有利于高原东部积雪的增加,而高原东部多雪对高原西部积雪的影响很小。高原西部积雪偏多和高原东部积雪偏多对后期大气温度场和高度场的影响具有基本相同的分布形态,只是影响强度有所不同。高原西部积雪的融化要迟于高原东部积雪,高原西部积雪效应的持续性较强。另外,高原西部多雪对高原东部积雪存在正的反馈作用,高原东部积雪的增加进一步加大了整个高原积雪的异常,因此,高原西部积雪偏多对后期环流的综合影响明显大于高原东部积雪偏多的影响。     

青藏高原冬春积雪特征及其对我国夏季降水的影响

本文利用国家气象中心提供的逐日地面积雪深度和积雪日数数据,以及NOAA的大气环流再分析资料,通过合成分析等方法,对1961—2013年青藏高原冬春季积雪高原整体、高原东部、高原西部进行了年际和年代际趋势分析,结果表明,青藏高原整体冬、春季积雪的变化趋势一致,雪深呈现"少雪—多雪—少雪—多雪"的变化趋势,积雪日数呈现"少雪—多雪—少雪"的变化趋势。高原东(西)部积雪在20世纪60—70年代均明显增加,20世纪80—90年代均减少,20世纪90年代末东部春季和冬季积雪减少更为显著,而西部地区除了春季积雪日数变化不大,春、冬季积雪雪深和冬季积雪日数均明显增加。其次,对青藏高原东、西部地区多(少)雪年的划分,发现高原东部和西部地区积雪异常年对应的大气环流形势也存在差异。最后,进一步分析了青藏高原不同区域积雪异常年环流形势变化特征及其对我国夏季降水的影响,发现高原东(西)部积雪异常年时我国夏季降水分布存在显著差异,因此,在将高原积雪作为气候预测因子的时候,应当考虑东部和西部积雪异常不同所产生影响的差异。     

融雪期中国天山西部山地表层积雪能量收支特征

表层积雪的能量收支特征对积雪物理特性变化和融雪等过程具有重要影响。本研究利用2010年融雪期在中国科学院天山积雪雪崩研究站内的雪层密度、含水率、雪层温度以及热通量等观测数据,分析在距雪表40 cm范围内雪层能量收支的时空变化特征。结果表明:表层积雪的能量交换主要发生在距雪表20 cm范围内,短波穿透辐射是表层积雪最重要的能量来源。热传导、短波穿透辐射和潜热均随时间逐渐增加。在过渡期和融雪前期,表层积雪的平均总能量为负,融雪主要发生在积雪表层。由于夜晚潜热影响使得融雪后期表层积雪总能量为正值。融雪能影响整个雪层。     

青藏高原冬春积雪异常和中国东部夏季降水关系的诊断与模拟北大核心CSCD

使用1980 2010年水平分辨率为25 km的遥感积雪深度资料和0.5°×0.5°降水观测资料分析了青藏高原(下称高原)冬春(12月至翌年5月)积雪异常和中国东部夏季(6 8月)降水的关系,然后通过区域气候模式Reg CM4.1在高原冬春季、春季积雪异常强迫下的试验结果进行对比,进一步验证了高原积雪异常影响中国东部夏季降水的机理。遥感积雪深度和格点降水资料诊断分析表明高原冬春少雪,中国东部夏季降水从北向南呈"-+-+"分布;冬春多雪,降水从北向南呈"+-+-"分布。数值模拟试验结果表明,高原冬春积雪异常影响中国东部夏季降水异常,高原冬春少雪,中国东部夏季降水从北向南呈"+-"分布,高原春季少雪,中国东部夏季降水从北向南呈"+-+"分布;高原冬春季以及春季多雪情形下,中国东部夏季降水异常呈相反的空间分布。同时,数值模拟结果表明高原冬春或春季少(多)雪,东亚夏季风偏强(弱),中国东部夏季降水异常。     

青藏高原冬春积雪异常和中国东部夏季降水关系的诊断与模拟

使用1980 2010年水平分辨率为25 km的遥感积雪深度资料和0.5°×0.5°降水观测资料分析了青藏高原(下称高原)冬春(12月至翌年5月)积雪异常和中国东部夏季(6 8月)降水的关系,然后通过区域气候模式Reg CM4.1在高原冬春季、春季积雪异常强迫下的试验结果进行对比,进一步验证了高原积雪异常影响中国东部夏季降水的机理。遥感积雪深度和格点降水资料诊断分析表明高原冬春少雪,中国东部夏季降水从北向南呈"-+-+"分布;冬春多雪,降水从北向南呈"+-+-"分布。数值模拟试验结果表明,高原冬春积雪异常影响中国东部夏季降水异常,高原冬春少雪,中国东部夏季降水从北向南呈"+-"分布,高原春季少雪,中国东部夏季降水从北向南呈"+-+"分布;高原冬春季以及春季多雪情形下,中国东部夏季降水异常呈相反的空间分布。同时,数值模拟结果表明高原冬春或春季少(多)雪,东亚夏季风偏强(弱),中国东部夏季降水异常。     

登山有志 雪崩无情

大雪覆盖的高山上 ,积雪像银色的河流飞落直下 ,这就是白色恶魔———雪崩 ,它不知吞噬了多少无辜的生命。 2 0 0 2年 8月 7日 ,北大登山队 (山鹰社 )在利用暑期攀登西藏希夏邦马西峰途中 ,在海拔 6 70 0 -6 80 0米即将到达顶峰时 ,遭遇雪崩 ,就此 ,5名风华正茂的北大学子 ,在圣洁的雪山上长眠了。何为雪崩 ?在中高纬度山区覆盖着多年积雪的山坡上 ,由于大量积雪 ,在坡度较陡 ,或者岩石较为光滑的地方 ,积雪本身向前滑动分力大于下垫面摩擦力的时候 ,就会发生雪的滑坡和雪的崩塌 ,这就是雪崩。根据研究 ,雪崩一般可分为两类 :第一类叫冷雪崩…     

青藏高原东部多、少雪年地表能量和水分特征对比研究

青藏高原积雪对地表能量和水分交换有重要影响。本文通过选取青藏高原东部玛多、玛曲和垭口3个站点多雪年和少雪年的气象资料,对比分析了多雪年和少雪年的地表能量和土壤水热特征。结果表明：在地表辐射平衡方面,多雪年或积雪较多的时期可以反射掉较多的向上短波辐射。玛多站多雪年反射掉的向上短波辐射是少雪年的2.3倍,玛曲站主要积雪期（3-5月）中多雪时期比少雪时期多反射掉10.07 W·m^-2的向上短波辐射,垭口站多雪年的年平均向上短波辐射分别比两个少雪年高出37.49 W·m^-2和31.92 W·m^-2。多雪年或积雪较多的时期还可以减少向上长波辐射的发射。玛多站多雪年与少雪年向上长波辐射的差值在整个研究时段中基本为负,垭口站两个少雪年在当年12月初到次年1月和次年2月末到4月初这两个时段,积雪越深,向上长波辐射值越小。向上短波和向上长波辐射的差异使得多雪年的地表净辐射少于少雪年。不论多雪年还是少雪年,土壤热通量的值都很小,地表能量分配主要以感热通量和潜热通量为主。玛多站少雪年以感热通量为主且感热通量为正,但多雪年感热通量为负;玛曲站的...     

青海省甘德两次降雪过程的微气象特征分析

利用青海省甘德两次降雪过程的微气象观测数据,探讨了两场降雪过程雪深、雪密度、雪中含冰量、雪中含水量和雪面温度的变化情况,分析了地表反照率与雪密度、雪中含冰量及雪中含水量的关系,结合降雪过程近地面温、湿、风廓线特征分析了积雪对近地面温、湿、风梯度的影响。结果表明:积雪覆盖会导致地表反照率显著增加,降雪过后正午时地表反照率可高达0.8～0.9。随着积雪的消融,地表反照率逐渐减小;积雪反照率与雪密度和雪中含冰量呈正相关,与雪中含水量呈负相关;地表积雪覆盖会导致近地面温度梯度绝对值减小,相对湿度梯度绝对值在凌晨减小、午后增大,地表积雪覆盖对近地面风速梯度变化并无特定的影响。     

星载被动微波资料（SSM/I）在2008年南方冰雪灾害监测中的应用试验

2008年1月中旬至2月初,我国南方出现了罕见的大范围低温雨雪冰冻天气灾害.南方地区地面积雪的覆盖范围等灾害信息对于气象公共服务、决策服务都有着十分重要的意义.目前国内外开展的被动微波积雪研究,多关注高纬度、极地地区或高原地区的干雪状况,薄雪、湿雪的判识问题较少有人触及.而我国冰冻灾害期间,南方地区由于处于较低纬度带,昼夜温度在0℃上下起伏,雨、雪、雨夹雪天气的轮替,地面积雪恰恰多为湿雪、薄雪.积雪雪层由于液态水的存在将大大改变观测辐射信号,雪内少量液态水就能导致微波亮温值急剧上升.利用南方地区积雪冻融变化时微波亮温昼夜之间的差异变化,使用被动微波数据(DMSP-SSM/I)建立了对低纬度南方地区积雪监测的一种补充方法,结合其他积雪产品,可以获得更加完整的低纬度地区积雪分布信息.     

中国冬季多种积雪参数的时空特征及差异性

利用1979~2006年冬季中国站点最大雪深和站点雪日、卫星遥感雪深、积雪覆盖率和雪水当量5种积雪资料,从多角度深入细致地分析了我国冬季积雪的时空变化特征。结果表明:5种积雪资料的经验正交分解第一模态都表现为中国南、北方反位相的特征,即当新疆和东北三省-内蒙古地区积雪偏多(少)时,青藏高原和南方地区积雪偏少(多)。新疆和东北三省-内蒙古地区的雪深、积雪覆盖率和雪日随时间有逐渐增多的趋势,而其中边缘山区的雪水当量表现出减少的趋势,青藏高原地区的积雪表现出与其完全相反的特征。南方地区站点最大雪深和雪日表现出随时间减少的趋势,卫星遥感难以监测到该区积雪。相比较而言,卫星遥感资料比较适合高原和山区缺少气象站的地区及北半球更大区域积雪的研究,而站点资料更适用于中国中东部和平原地区积雪的区域研究。雪深、雪日、积雪覆盖率和雪水当量这些多样性积雪参数存在一定的差异性,因此5种积雪资料结合使用才能得到更准确的结论。     

青藏高原地面站积雪的空间分布和年代际变化特征

作者选取了青海省和西藏自治区境内的72个气象站逐日观测的积雪深度资料,分析了青藏高原积雪的空间分布和年代际变化特征,结果表明:高原积雪的年变程并不完全一致,高原东南缘的积雪主要发生在3月份;高原东南和东北部的积雪一年有两个高值区:前冬10～12月,后冬2～4月;高原中部和西南部的积雪主要在隆冬12～1月;中部一些站点的积雪一年存在3个峰值:10月、1月和5月.青藏高原的积雪主要发生在10月至5月份,9月和6月的积雪相对来说很少,7月和8月基本无积雪.高原沿唐古拉山、念青唐古拉山、巴颜喀拉山、阿尼玛卿山以及喜马拉雅山坡的站点最早开始有积雪,8、9月份就会有积雪产生,并且这些地区最迟有积雪的月份也较晚,6、7月份还会有积雪存在;而柴达木盆地、青海湖盆地到湟水流域、沿雅鲁藏布江的河谷地带积雪出现得晚(10、11月),最迟出现积雪的月份却要早(5、6月份),雅鲁藏布江东段地带甚至最迟出现积雪的月份要提前到3、4月份.高原积雪存在三个高值中心:一是由喜马拉雅山脉北麓沿线各站组成的南部高值中心;二是唐古拉山和念青唐古拉山的东段山区;三是位于高原东部的阿尼玛卿山和巴颜喀拉山地区.青藏高原积雪总的来讲呈平缓的增长态势,20世纪60年代初积雪稍偏多,20世纪60年代中到20世纪70年代中是积雪偏少时期,20世纪70年代末到20世纪90年代是积雪偏多期.从20世纪60年代中到20世纪80年代末,积雪明显增加,20世纪90年代积雪又表现出减少的趋势.高原冬春多雪年为1983、1978、1982、1998、1993、1962、1968、1989、1995、1990;冬春少雪年为1965、1999、1984、1969、1985、1971、1976、1967、1960、1991.     

降水相态转换机制及积雪深度预报技术研究

利用2014—2017年山西省地面和高空气象观测资料、NCEP/NCAR FNL再分析资料、山西及周边地区多普勒天气雷达资料,对山西冬半年雨转雪过程进行归类与分析,探讨地面气温在降水相态转换中的作用,提取降水相态转换的前兆信息。针对降雪过程,统计分析降雪量和积雪深度增量的关系,总结提炼积雪深度预报指标。最后,选取气候特征相似的两次雨转雪过程进行对比分析,揭示降水相态转换的物理机制。结果表明:(1)山西省11月发生雨转雪的站次最多,其次为2月。地面气温作为降水相态变化的重要指标,其与气候和天气(如冷空气强度和路径)特征、地理位置等有关。(2)山西冬半年积雪深度增量与降雪量比值约0.68 cm·mm~(-1),且比值随着气温降低而增大,因此存在明显的时空差异。(3)在雨转雪的不同时段,随着对流层低层降温,冰雪层厚度在总云层的比例有所增加,且云中固态凝结物下落路径缩短,使得固态凝结物在下落过程中融化概率减小,造成相态变化。     

CCM3模式中LSM积雪方案的改进研究(Ⅰ):修改方案介绍及其单点试验

为了改进美国NCARCCM3全球模式中LSM陆面模型中的积雪方案的模拟效果,在Sun等[1]SAST积雪模型的基础上,作了部分修改后,加进CCM3模式LSM模型中.该方案根据格点区域平均积雪深度的不同,把地面雪盖划分为1到3层不等,能在积雪表层和中间层更好地描述温度的日变化和季节变化;较详细地考虑了雪的热传导、太阳辐射的穿透吸收、雪的融化、液态水的储存、渗透和再冻结等积雪内部的主要物理过程;根据Nimbus-7卫星实测雪深资料修改了积雪覆盖度和雪面反照率的计算方案.利用前苏联6个台站1978-1983年的实测积雪资料和大气强迫数据,进行了单点模拟试验,结果表明,新的积雪参数化方案能够较好地再现积雪深度和雪水当量的逐日和季节变化特征,部分提高了积雪参数化方案对积雪的模拟能力.