新疆精(河)-伊(宁)铁路沿线雪害形成机制及其防治工程措施

天山西部的降雪丰富,伊犁河流域年最大雪深普遍超过60crn,中国科学院天山积雪与雪崩研究站和伊犁的最大雪深分别高达152crn和89cm。因此,天山西部山区风吹雪和雪崩灾害较多,严重影响着当地的交通安全。新疆精(河)-伊(宁)铁路经过的缓坡丘陵区是风吹雪灾害多发区,崇山峻岭区是雪崩灾害多发区。通过对铁路沿线的气象要素进行分析与推算,结果表明,该地区的最大风速平均值14．0m／s,30a-遇的最大风速与最大积雪深度分别为20．3m／S和160cm;平均冬季降水量153．2mm,为风吹雪灾害的发生提供了物质与动力条件。在风吹雪多发区,风吹雪的主要危害类型是路堑型风吹雪沉积,其次为低路堤型风吹雪沉积等。经过野外考察和室内分析,基本上查清了精(河)一伊(宁)铁路沿线风吹雪的发生与分布规律,并且针对性地提出了铁路在雪害多发区的设计原则和雪害防治方法。认为路堤防风吹雪的适宜高度为200～1500cm,路堤若低于200cm,路面上易发生风吹雪沉积;若路堤的边坡较陡,则路面上不易发生风吹雪沉积;路堑边坡的角度越小,路堑越深,路堑走向与主导风向的夹角越小,风吹雪沉积越不易发生;风吹雪的防治应以防风吹雪走廊和下导风板为主,并辅以侧导板、挡雪墙等工程。精-伊铁路雪崩灾害主要发生在崇山峻岭区,主要类型为坡面雪崩和坡面沟槽雪崩。阳坡雪崩多发生在降雪季节,雪崩危害相对较少;阴坡积雪不易融化,雪崩危害大。阴坡雪崩在整个冬季从开始下雪直到次年春季积雪融化以前都可发生,危害时期长。在雪崩灾害的多发区,铁路选线时明线工程最好能选在阳坡,永久性建筑物或设施要尽量避开沟槽雪崩的运动区和堆积区;铁路线横穿河流处,桥梁的桥墩和铁路延伸线一定要避开沟槽雪崩的运动区和堆积区,尽量选在两雪崩之间的山梁或山脊处,隧道出入口也要选在突出的山嘴或山梁等正地貌部位。在其他条件允许的情况下,线路应尽量向坡面的上部抬升。精一伊铁路沿线雪崩灾害治理原则：在所有的隧道出入口,隧道再向外延伸3m,上方再修建导雪堤,可保隧道口的安全;在工程建设过程中,要求尽量少地破坏铁路两侧的植被,特别是树林和灌木。     

基于去云处理的祁连山积雪覆盖遥感监测研究

雪盖信息在生态研究、水资源评价管理以及灾害防治中有重要的作用,MODIS利用冰雪指数(NDSI)和阈值提供全球每日积雪产品,微波遥感传感器AMSR-E提供南北半球不受云影响的雪水当量数据。通过融合同一天不同时间过境的MODIS积雪产品MOD10A1和MYD10A1为MOYD,融合MOYD和AMSR-ESWE积雪当量产品产生MODAM,以祁连山区气象站观测雪深数据为"真值",检验了2010-2011年积雪季MODIS积雪产品和AMSR-E识别积雪的精度,结果表明:MOYD产品和MODAM使云量减少了15%和100%,积雪精度和总体精度分别达到了24%、59%和88%、80%,通过融合多时相和多传感器数据大大提高了积雪监测精度,此外对祁连山积雪时间分布和不确定进行了分析。     

新疆地理所积雪雪崩研究三十年

一、基本情况积雪作为干旱区和半干旱区的一种重要水资源,对于它的研究,是非常迫切和重要的。三十年来,我所积雪科研人员与院内、外兄弟单位协作,对新疆境内的积雪分布,平原地区积雪利用以及天山、喀喇昆仑山、阿尔金山等山区的道路雪害(其中包括雪崩,风吹雪)进行了调查和防治研究。1978年建立冰川积雪室,1983年调整为积雪研究室,并确定积雪室的方向任务是:通过综合考察,定位观测和分析实验究研,探讨雪崩,风吹雪的形成机制、运动规律、积雪力学性质和热力学变态,雪颗粒再结晶溶化过程,辐射在融雪期的热效应与     

基于NDSI-Albedo特征空间的MODIS积雪丰度信息反演方法研究

积雪是新疆地区重要的水源补给,是冰冻和融雪洪水灾害的直接原因,也是水资源管理、气候变化、灾害防治和融雪模拟预报的主要参数。针对多种积雪信息提取方法的优缺点,提出运用特征空间方法,构建积雪丰度反演模型,并与支持向量机提取积雪丰度进行精度对比分析,NA模型方法的相关系数（R²）值比支持向量机方法高2.4百分点,而均方根误差（RMSE）提高了0.106。结果表明：利用归一化差分积雪指数（NDSI）和反照率（Albedo）建立二维特征空间反演积雪丰度的方法是可行的,并且提取精度优于支持向量机（SVM）方法。因此,该方法对水资源管理、气候变化以及洪水模拟预测等方面的研究具有一定参考意义。     

精河到伊宁公路沿线积雪及其影响

利用MODIS和Landsat TM/ETM+遥感数据,得出研究区的积雪面积,同时结合精伊公路规划图及地形图,分析了公路沿线可能存在风吹雪和雪崩的危险区,并提出相应的防治措施。结果表明:研究区近5年来11月到次年3月是积雪最丰富时期,9月、10月、4月和5月积雪较少。近5年来积雪呈增加趋势,最大积雪时间集中在2009—2010年积雪季。MODIS积雪数据精度在积雪面积越大时,精度越高;积雪面积越小时,精度越低。精伊公路东线走廊K60以上路段和西线走廊K100以上路段风吹雪对公路影响较大;精伊公路北段的雪崩的可能性很小;东线走廊K60～K77段和西线走廊K90～K110段有一定的雪崩灾害;西线走廊K58～K90段有较大的雪崩危害。并提出防治措施。     

基于GF-1的青藏高原东南部积雪分布及MODIS积雪产品适用性研究

青藏高原东南部海拔高,地形复杂,云量大,准确掌握该地区的积雪分布特征对于积雪灾害防治非常重要。论文以2013—2019年冬季积雪积累期云量符合要求的35景高分一号(GF-1)影像为基础,将全色影像和多光谱影像融合为2 m分辨率影像,通过目视解译获取了研究区积雪的空间分布特征,结合改进后的30 m分辨率SRTM DEM,探讨了地形对积雪分布的影响。结果表明：积雪像元在研究区范围内占比为33.1%。积雪的垂直分布特征明显：积雪在高程带4000~5000 m(高海拔)处分布较集中,积雪面积占比为18.1%;在高程带0~2000 m、2000~3000 m和6000~7000 m处积雪面积占比均不到0.1%。积雪在北坡、东北坡的分布比例较高,均为15%以上;在南坡、西坡、西南坡、东南坡分布比例较低,均为10%左右。将基于GF-1影像获取的积雪分布分别与同日获取的根据MODIS V6积雪产品计算的积雪比例(MODIS FSC)和积雪分布的对比表明,64.4%的MODIS FSC像元绝对误差不超过10%,MODIS积雪分布产品对含雪像元的漏分率和误分率平均为33.8%和32.7%,说明MODIS积雪产品在研究区的精度还具有较高的不确定性,其对低覆盖积雪反演的精度较差。这表明利用MODIS积雪产品研究青藏高原东南部积雪的时空变化特征时还需要对其积雪反演算法进行改进,同时亟需加强地面观测和基于多源遥感数据的积雪研究。研究结果可为青藏高原东南部雪冰灾害防治提供支撑。     

我国西北大陆性气候下积雪的压缩特征

积雪在外力荷载作用下的压缩变形是其重要力学性质之一。研究它,不仅对确定积雪内部的力学强度(如推导潜在内聚力,积雪内部的结构变化性能等)有很重要的意义,而且在实际建筑工程中(如积雪上部和内部的建筑、雪害防治工程、道路积雪和飞机场积雪的清除等诸方面)有更重要的价值。近两年来,我们在站区(E84°29',N43°29')对四种不同类型的积雪,通过123个雪     

中国天山西部山区森林积雪消融过程观测分析——以巩乃斯河谷为例

通过对2013年春季中国科学院天山积雪与雪崩研究站区内阳坡无林地和阴坡不同开阔度森林内积雪深度、融雪速率以及常规气象的观测,分析了融雪期不同开阔度森林积雪的消融过程以及积雪表面能量平衡特征。结果表明:不同开阔度林冠下积雪深度具有相同的变化趋势,森林的林冠开阔度越大,林下积雪深度越大,林下积雪开始消融和完全消融的时间越晚,消融期也越长。森林积雪融雪开始和结束时间比阳坡无林地区晚20~30 d左右。融雪前期林冠开阔度越大,其林下融雪速率越小。融雪后期则森林开阔度越大,森林积雪的融雪速率越大。不同时期由于不同开阔度林冠下雪面能量收支以及雪层深度等物理特性的差异,从而使不同开阔度林冠下森林积雪融雪速率的相对大小,融雪速率最大值出现时间和日变化特征均不相同。晴天森林积雪的消融速率和日变化特征取决于净短波辐射和长波辐射变化特征。降水期间,其融雪速率的变化则主要受降水形式、降水量以及积雪深度等雪层特性的影响。     

用EOS/MODIS资料反演积雪深度参量

利用EOS/MODIS可见光、近红外及短红外多通道资料以及新疆地区积雪深度气象台站实测资料等,在考虑积雪性质包括积雪粒子相态、积雪年龄等的差异以及积雪区的下垫面条件包括地表粗糙度、土地覆盖类型等的不同的情况下进行积雪分类,在此基础上,建立EOS/MODIS积雪深度反演模型,实现深度在30 cm以内的积雪深度反演的主要原理、思路及方法,并对模型的反演结果进行了验证。结果表明,利用该模型对30 cm以内的积雪进行深度反演计算,其精度能达到80%以上。     

积雪覆盖度对沙尘暴的影响分析

采用遥感监测内蒙古中西部地区积雪覆盖度数据以及地面气象观测站1961—2005年沙尘天气观测资料,以沙尘暴、扬沙发生日数为定量指标,分析了内蒙古中西部地区积雪覆盖度与沙尘暴、扬沙发生日数的关系。研究结果表明,在内蒙古中西部地区,积雪覆盖度与沙尘天气的发生有负相关关系,但地表积雪覆盖对沙尘暴的抑制作用要小于对扬沙的抑制作用,这种负相关关系在1—3月较11—12月更为显著。积雪覆盖度决定了积雪的影响范围,而积雪日数则决定了这种影响持续的时间,综合考虑这两种因素,构建了积雪指数用以反映积雪的这种空间和时间的共同作用。积雪指数能较好地反映积雪日数与积雪覆盖度对沙尘天气的综合作用。     

中国西部积雪变化特征

综合中国西部175个地面气象台站1957—1987年逐日积雪深度、密度和月积雪日数资料,1978年-1987年SMMR周积雪深度资料,1973—1987年NOAA周积雪面积资料,以及50余幅DMSP影像图,本文阐述中国西部积雪空间分布、季节变化及年际波动特征,并对中国西部积雪大尺度气候效应和青藏高原第四纪冰期问题作了初步讨论。     

中国天山西部山地积雪辐射平衡研究

本文给出了1986-1987年冬春两季积雪辐射平衡的数据以及积雪辐射平衡与短波辐射平衡、长波辐射平衡的同步变化关系;指出了短波辐射平衡对融雪的积极作用,强调了积雪反射率对融雪过程的负反馈机制;并将积雪辐射平衡与融土辐射平衡进行了类比;从能量平衡的观点对不同容重的积雪融化速率进行了分析.该文的结果对研究积雪融化具有重要意义。     

青海南部冬季积雪和雪灾变化的特征及其预评估

利用1961-2003年青海南部牧区气象台站观测的气温、降水、积雪资料,用气候诊断方法分析了该地区积雪等气候要素的年代际演变特征以及雪灾变化的成因。结果表明:20世纪60-90年代冬季,青南牧区中雪和大雪出现的站次以及雪灾出现的站次有逐步增多的趋势,降雪量和地表平均积雪量每10 a分别增加1.454 mm、9.861cm,单站积雪量在4 100 m左右的高度上增加比较明显,冬季降雪和积雪增加的趋势和新疆完全一致。典型多(少)雪年500 hPa高度距平场高原西部与中国东部地区为“- ”(“ -”)型。未来10 a冬季积雪增多的趋势仍将维持,雪灾发生的几率仍然偏大。     

北半球积雪/海冰面积与温度相关性的差异分析

积雪和海冰的时空变化对区域以及全球的气候、水文具有重要影响。基于雪冰数据和NCEP再分析气温数据,利用MK检验、滞后分析等方法,分析了积雪、海冰的时空变化特征及其与温度的相关特征。结果表明：1979-2013年,北半球积雪区、北极圈的年均温度呈显著上升的趋势,而积雪面积和海冰面积呈显著下降的趋势。在大部分地区,积雪覆盖频率随着温度的上升呈显著减少的趋势,但在中国长江中下游、青藏高原等局部地区,积雪覆盖频率随着温度的上升呈显著增加趋势。在大部分的近陆地海域,海冰覆盖频率随着温度的上升呈显著下降趋势。超前时间1~2个月的温度与海冰面积的负相关性最高。超前1~4个月的温度与积雪面积的负相关性最高。温度对海冰的影响时间比对积雪的影响时间长1~2个月。温度变化对海冰和积雪的影响存在一致性,但积雪和海冰对温度的响应时间存在差异,具有空间变异性。     

融雪期天山西部森林积雪表面能量平衡特征

通过对2013年春季中国科学院天山积雪与雪崩研究站站区内阳坡开阔地和阴坡雪岭云杉80%和20%开阔度林冠下气温、大气湿度、风速以及雪面短波和长波辐射的观测研究,分析了融雪期不同开阔度林冠下积雪表面能量平衡特征。结果表明:由于植被影响,阴坡雪岭云杉林冠下积雪表面净短波辐射和显热明显小于阳坡开阔地,但净长波辐射损失小于阳坡开阔地。阴坡林冠下积雪表面总能量明显小于阳坡开阔地,因此阴坡森林积雪融雪开始消融和结束时间明显晚于阳坡开阔地。在阴坡,林冠开阔度越大,雪面获得的净短波辐射和显热越大,但损失的净长波辐射和潜热也越大。不同开阔度林冠下和阳坡开阔地积雪表面的净短波辐射、显热和潜热有相同的日变化特征,但是森林积雪表面夜晚的显热和潜热多为0 W/m2;阴坡森林积雪表面长波辐射日变化特征明显不同于阳坡开阔地雪面。     

西藏高原近40年积雪日数变化特征分析

利用近40 年(1971-2010 年) 西藏高原积雪日数资料, 分析了西藏高原积雪的时空分布特征。分析表明:藏东北部、南部边缘地区积雪较多, 年积雪日数在60 d 以上。近40 年来, 西部和东南部积雪日数呈显著减少的趋势, 除东南部各站、聂拉木和昌都积雪日数减少明显, 聂拉木减幅最大, 达到-9.2 d/10a, 其它各站地区积雪的变化趋势并不显著。西藏各区域积雪日数出现了准2 年、准4 年、准8 年、准14 年和准17~18 年的年代际周期, 南部边缘地区、东北部和西部地区积雪日数以10 年以下的周期为主。各区域积雪日数与冬季平均气温有明显的负相关, 但降水与积雪的相关在那曲中西部地区、沿江一线、东北部和南部边缘地区表现为明显的正相关。     

基于MODIS数据的土库曼斯坦山区积雪监测

积雪是影响气候变化的重要因子,准确、及时的获取积雪覆盖范围,进行动态变化监测意义重大。利用MODIS数据进行土库曼斯坦积雪监测,提取积雪信息的研究较少。利用MODIS L1B 500 m分辨率数据,通过几何校正、去云预处理,应用归一化差分积雪指数（NDSI）算法和综合阈值判别法,获取了土库曼斯坦2011年11月～2012年4月山区积雪覆盖范围和面积等数据信息,揭示了土库曼斯坦山区积雪发生的时空特征。土库曼斯坦南部的科佩特山区是该国降雪的核心地区,积雪面积均在1月达到最大值,随后积雪面积随温度的升高而减少。山区积雪面积、月均气温、月降雨量之间存在着显著的相关性,其相关系数分别为0.742 9和0.568 4。结果表明,在监测时段积雪面积随气温的降低、降雨量的减少而增加。     

基于多源数据的内蒙古中东部积雪厚度研究

积雪作为气候系统中重要的环境影响因素受到了普遍的重视,特别是在高纬度、高海拔地区,积雪面积和积雪厚度是积雪研究的两个重要因子。利用2010年11月8日、14日和25日三天的MODIS L1B数据,根据在可见光波段,地表、云和雪在该波段的反射率都比较高的特点,计算得出的积雪覆盖面积空间分布图。积雪深度受降雪量、坡度、坡向等多因素的影响表现为不连续分布,单纯利用气象监测站点无法获得积雪厚度的空间连续分布,而遥感影像也受到局地特征的影响而精度不够。因此,首先基于经验公式,利用MODIS L1B数据计算了积雪覆盖面积,在此基础上,基于气象监测点的积雪深度数据和MODIS L1B波段的相关性,选择影像数据的最优通道,通过建立多波段的积雪深度回归模型,并且对积雪深度进行空间连续插值,通过将模拟的积雪深度与监测点插值结果进行对比,发现统计回归的方法有效的提高了积雪深度、覆盖度等雪情监测信息精度。     

天山西部雪崩防治的研究

雪崩的防治研究,对实现积雪地区冬季公路畅通有着很大的现实意义。近年来,我们在独～库公路雪崩地段又做了一些防治雪崩的实验工程,收到了一定的效果,现做如下分析,不妥之处请批评指正。     

塔里木河上游地区积雪长期变化趋势及其对径流量的影响

汇入塔里木河的三条主要河流都形成于山区,径流补给主要来自降水。山区冰雪水资源的积累与消融决定着地表径流和地下水的储量。选取位于塔里木河上游地区17个气象台站以及其中的6个源流区山区站44年(1960—2003年)的≥0cm积雪日数、冬季最大积雪深度、夏季降水量和夏季平均温度以及2个水文站(1957—2000)的观测资料,对塔里木河上游地区的积雪进行了分析,并将其与塔里木河主要源流之一的阿克苏河径流量的长期变化趋势进行了对比,发现20世纪60年代以来塔里木河上游区域的积雪有一个弱的上升趋势,但不显著,且变化幅度较大;与此同时,塔里木河主要源流之一的阿克苏河径流量也有一个较为显著的上升趋势,上升率为13．475m~3·s~(-1)·10a~(-1),并在1993年之后增加更为明显。通过上游最大积雪深度、夏季平均气温和夏季降水量与径流量的回归分析认为,影响径流量的主要因素是夏季降雨量,其次是冬季积雪深度与夏季最高气温。因此,20世纪90年代以来塔里木河上游地区的气候变暖、变湿是塔里木河源流径流保持稳定的一个非常重要的因素之一,说明气象因子在河流径流量中起重要作用。另外,对塔里木河上游地区的积雪深度场的EOF分析结果表明塔里木河上游区域积雪的年空间分布十分稳定,反映了在大气候背景控制下上游区积雪分布的一致性。