基于不同雪深的地面温度、雪（草）面温度与气温的关系

以新疆塔城基准站自动气象站2006年11月—2010年3月积雪深度≥0cm的451天为样本,对0cm地面温度、雪面（草面）温度、气温及云量、日照时数、雪深进行统计分析,找出不同积雪深度下地面温度、雪（草）面温度与气温的关系,结果显示：雪（草）面温度在积雪期,变化趋势与气温一致,受云量及日照时数影响明显,平均雪温低于平均气温;地温随雪深变化有20cm和50cm两个分界点,雪深≤20cm时,地温受雪深、气温影响较大,变化趋势与气温基本一致,地温高于气温,雪层较薄时,受云量和日照影响较明显。雪深超过20cm时,地温变幅趋向定值,地温变化仅受长时间温度变化影响,且不低于-5℃;雪深超过50cm时,地温趋于定值（-1℃）。     

北疆积雪参数特征分析

采用2009年和2010年2月中旬雪深、分层积雪密度、含水率和温度野外调查数据,分析了北疆地区积雪参数属性特征,雪深-温度和密度-含水率关系。①雪深达10cm,雪土界面温度比积雪表面高3℃左右,超过10cm,偏高6～10℃;雪土界面温度与积雪深度高度线性相关,积雪越深,保温作用越显著;②2010年1月以来,北疆地区多降雪天气,2月积雪深度比2009年同期雪深明显增加;③2010年2月,北疆地区积雪密度均值总体范围0.15～0.272 g/cm3比2009年同期积雪密度0.087～0.225 g/cm3偏大;④在一定体积含水率间隔范围,积雪密度和体积含水率间线性相关。     

谨防积雪时地温观测失真

地面温度测定的是地表与空气交界面的温度,冬季有积雪时测定的是雪面与空气交界面的温度.在观测工作中,发现冬季地温场有积雪时,14时观测地温有时会出现0 cm温度表读数与地面最高温度表读数差值较大的现象.经反复观测,发现是由于地面温度表经过太阳直射,感应部分的积雪融化,与地面脱离,造成0 cm温度表与地面最高温度表读数均迅速上升.观测前30分钟巡视仪器时,因发现温度表下陷雪内,便重新埋放,使0 cm温度表感应部分与雪面重新接触,温度迅速下降,而地面最高温度表则不会下降,这就造成了上述情况.     

基于加密观测的一次极端雨雪过程积雪特征分析

利用降水现象仪、地面自动站、人工加密积雪深度逐时观测资料及NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料,对山东2020年1月5-7日罕见雨雪过程的积雪特征及温度影响机制进行了分析。结果表明:(1)降水量突破同期历史极值导致此次雨雪过程成为极端天气事件,地面影响系统为江淮气旋,冷平流较弱,积雪深度是预报难点。(2)整个过程全省各站的平均降雪含水比为0.46 cm·mm~(-1),低于过去20年间的江淮气旋暴雪过程。(3)积雪深度与高空温度、相对湿度和垂直速度的配置有关,在最大上升运动与90%以上相对湿度的叠置层次内,如果环境温度有利于树枝状冰晶增长则积雪深度和降雪含水比大,而环境温度适合空心柱状冰晶增长的则积雪深度小;云下温度高于0℃使得积雪深度减小。(4)积雪深度与近地面温度的关系表现为:气温低于0.5℃可形成有量积雪;0 cm地温对积雪的影响表现在积雪产生之前,降至0.4℃以下可形成有量积雪;雪面温度在产生积雪前后的2 h内维持在0℃左右,其他时段变化与气温类似。(5)降雪含水比基本上随着气温的升高而减小,在0.5 cm·mm~(-1)以上时一般降雪期间气温低于0.4℃。该个例揭示了积雪深度和降雪含水比的预报需要综合考虑高低空气象条件。     

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。     

地基GPS用于阿勒泰积雪深度反演研究

积雪作为主要的淡水资源,准确地监测积雪覆盖与雪深具有十分重要的意义。随着全球卫星导航系统的不断建设和新技术新应用的不断发展,地基GPS遥感积雪参数技术越来越受国内外学者的重视。本文基于阿勒泰市气象局的GPS地表环境监测站观测数据,采用GPS-MR技术开展了积雪深度反演研究。首先给出了GPS-MR技术用于积雪深度反演的基本原理,其次利用阿勒泰GPS监测站2017年1—3月的数据进行了积雪深度反演分析,最后针对不同GPS卫星高度角区间影响进行精度分析。研究结果表明地基GPS可用于阿勒泰气象站积雪深度反演,与实测雪深较差优于3 cm,且较优卫星高度角区间为5°～20°。地基GPS用于积雪深度反演具有全天候、高精度、高时间分辨率、高自动化、低成本等优点,可充分发挥现有地基GNSS气象监测站在积雪探测领域潜在的应用价值,以期地基GNSS监测站成为积雪遥感探测手段的有效补充。     

地面温度与雪面温度对比

通过平行观测,对德州市气象局所辖的陵县(2003～2004年)、武城(2004～2005年)、德州(2006～2007年)3站冬季有积雪时,人工站与自动站的地面温度观测资料进行统计分析,得出有积雪状况下的β值(β=自动观测地面温度/人工观测雪面温度)。自动观测的地面温度更能代表实际地面状况,这种对比关系可为使用地表温度的水文及农业部门提供一个更加准确的地面温度使用参数β,以掌握地面温度的变化规律,为地能、地热、地水的预测与判断提供准确数据。     

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;     

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。     

青海湟源地区草面温度变化特征分析

利用湟源县气象站2014年1月—2016年12月草面温度观测资料,运用气候统计诊断方法对湟源地区草面温度的变化特征、草面温度与气温、地面温度的关系等进行了分析,结果表明:草面温度呈一高一低的日变化特征,草面温度日最低出现在6时,14、15时达到日最高值,说明太阳辐射是影响草面温度日变化的主要因素。月平均最低值出现在1月,为-7.8℃,月平均最高值为18.5℃,出现在7月。最大变温出现在11月和3月,其主要原因是由于11月至次年3月冷空气活动频繁;季节变化表现为夏季春季秋季冬季的气候特征。湟源地区草面温度与气温、地面温度呈极显著的正相关关系,通过了0.01的显著性检验水平。各层积雪深度下草面温度与气温、地温均呈正相关,差值的大小与天空状况有关,说明天空状况的变化,也是造成两者差值大小的原因之一。当地面被积雪覆盖时,各层均表现为地面温度草面温度气温的特征,且积雪深度越厚,草面温度、气温和地面温度越高。     

基于GIS的雪灾风险区划

依据巴彦淖尔地区冬春季节降水少、年变率大的气候特点和易形成雪灾的量级指标进行雪灾风险区划。选取1971—2010年11月到次年3月,日降雪量大于等于3mm,并出现积雪和结冰现象为研究对象,分析了降雪量大于等于3mm的降雪日数和积雪深度大于等于5cm的积雪日数年代际变化,结合民政部门历史灾情记载、实地调查、农牧业现状以及各种基础资料数据与GIS技术,从致灾因子、脆弱性评估分析方面,在NOAA卫星遥感雪覆盖监测图像上,利用加权综合与层次分析法,构建雪灾判别模型,得出巴彦淖尔地区雪灾风险区划:雪灾最严重的地区为五原县大部、乌前旗南部和东北部部分区域、乌中旗东南和西南两区域、乌后旗的海力素附近大片区域。     

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。     

基于常规气象资料融雪模式的建立及应用

以能量平衡方程为基础,考虑太阳短波辐射、大气和地面的长波辐射、潜热、感热传输以及下垫面的热传导等能量之间的平衡,建立了利用常规气象观测资料预测雪面温度和积雪深度变化的融雪模型。利用2009年1—3月以及2009年12月—2010年1月在湖北恩施雷达站的积雪观测数据进行模拟和验证,结果表明：该模型对于雪面温度和积雪深度都有较好的模拟效果。当下垫面导热系数λg〈0.5时,下垫面对雪深的影响很小;当λg≥0.5时,积雪融化速度随λg的增大而加快,说明下垫面的热传导是影响积雪深度变化的主要因素之一。     

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.     

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.     

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。     

1971—2020年呼伦贝尔市积雪气候特征和未来趋势预估

利用1971—2020年呼伦贝尔市16个国家气象站最长积雪日数和最大积雪深度资料，采用经验正交函数（EOF）分析、重标极差分析（R/S）和非周期循环分析，统计最长积雪日数和最大积雪深度时间序列的Hurst指数、分维数和非周期循环的平均循环长度，分析最长积雪日数和最大积雪深度变化趋势和记忆周期；同时采用MOD10A2积雪产品，研究2001—2018年呼伦贝尔市积雪覆盖率变化。结果表明：（1）近50年呼伦贝尔市最长积雪日数呈递减趋势，最大积雪深度呈递增趋势；（2）积雪深度>20、30cm的年平均积雪日数主要出现在1996—2014年，其中积雪深度>30cm年平均积雪日数>1d;(3)呼伦贝尔市积雪初日出现在10月中旬至11月上旬，积雪终日在4月结束，积雪初日出现最早时间和积雪终日结束最晚时间都在呼伦贝尔市的北部地区；（4）R/S分析和非周期循环研究表明，呼伦贝尔市最长积雪日数和最大积雪深度H指数分别为0.589 9和0.889，即最长积雪日数未来减少和最大积雪深度未来增多趋势持续，持续时间分别为8和12 a;(5)呼伦贝尔市年平均积雪覆盖率为98.87%，呈波动增加趋势，...     

超声波传感器雪深测量与人工观测对比试验分析

通过对2010年2、3月佳木斯国家基准气候观测站人工观测与超声波雪深传感器测量获取数据对比、分析不同天气条件下（高风速、低风速、低温度）两种方法获得的数据差值的变化情况。结果表明：观测结果差异的大小主要受温度和风速两个因素的影响。低温环境下温度会影响超声波的行程时间使得超声波传感器的测量精度受到影响,通过温度补偿的方法对雪深进行订正可以提高超声波传感器的测量精度,两者的差值较小,且观测资料有较好的可比性;高风速时,风速会影响超声波脉冲,使其偏离传感器的下方,同时超声波的速度也会受到影响,从而影响测量结果,使得两者的差值较大。     

红外与铂电阻地表温度测值分析对比

介绍了红外与铂电阻观测地表温度的方法和原理及影响因素。通过2007年1月至2008年2月锡林浩特国家气候观象台红外与铂电阻地表温度对比观测试验获取数据对比,分析不同典型天气条件下(高温、低温、降雨、降雪覆盖等)观测差值的变化情况。结果表明,观测结果差异的大小主要受太阳辐射和下垫面状况影响。夏季高温时,铂电阻地表温度传感器受太阳辐射影响较大,两者的观测差值在白天较大,夜晚较小;冬季低温时,两者的观测差值日变化较小,且观测资料具有很好的可比性;降雨时,下垫面状况发生变化,同时不受太阳辐射影响,两者的观测差值会减小;降雪覆盖时,两者的观测值由于下垫面状况发生变化,观测对象发生变化而不再一致,红外观测值高于铂电阻观测值,随着积雪的融化,差值逐渐变小。