三江源地区1980—2019年积雪时空动态特征及其对气候变化的响应

三江源地区气象站点稀疏,依靠地面台站数据难以反映地面真实积雪情况。利用卫星遥感数据引入重心模型分析了三江源地区1980—2019年4个积雪参数（积雪日数、积雪深度、积雪初日和积雪终日）的时空动态特征,利用Mann-Kendall检验和Sen斜率估计分析了积雪和气候因子的变化趋势,并探究积雪对气候变化的响应。结果表明：1980—2019年三江源地区呈现积雪日数和积雪深度减少、积雪初日推迟、积雪终日提前的变化趋势,而该区域同期的气温和降水量则呈现上升趋势;4个积雪参数重心均呈现出东移趋势,而同期气温重心则呈现西移趋势,气温重心位置西移速率分别是积雪日数和积雪深度重心位置东移速率的6倍和2倍。这表明该区域4个积雪参数以及气候因子的变化趋势具有较强的空间异质性,西部气温升高速率大于东部,导致西部积雪日数和积雪深度减少速率同样大于东部,从而导致气温重心西移而积雪参数重心东移。澜沧江源区积雪日数减少、积雪深度减少、积雪初日推迟以及积雪终日提前的速率最大,其次是长江源区和黄河源区。进一步的相关性分析表明,三江源地区年平均气温的升高是导致积雪日数和积雪深度减少、积雪初日推迟、积雪终日提前的主要影响因子,积雪日数对气温升高响应最敏感,其次是积雪深度、初日和终日;而年降水量与4个积雪参数的相关性均不显著。研究可为三江源地区水资源和生态环境保护提供基础资料和理论依据。     

2001-2015年天山山区积雪时空变化及其与温度和降水的关系

采用2001-2015年MODIS积雪和陆表温度数据、中国高时空分辨率降水数据,基于趋势分析和相关分析方法,分析了天山山区积雪时空变化及其与温度和降水的关系。结果表明：（1）年内积雪面积变化受海拔影响,海拔≤4 000 m,呈单峰型分布,积雪面积冬季大,夏季小;海拔介于4 000~≤5 000 m,积雪面积分别在春季和秋季出现两次峰值;海拔>5 000 m,积雪面积变化与低海拔相反,在夏季达到最大,冬季最小。就年际变化而言,全区积雪面积呈略微减少趋势,其中秋季略微增加,春季变化不大,冬季和夏季明显减少。（2）积雪覆盖频率受水汽来向和地形影响,呈西高东低、北高南低分布格局,与海拔呈正相关。山区大部分区域积雪覆盖频率呈减少趋势,其中海拔介于3 600~≤4 600 m的积雪覆盖频率减少最为显著。（3）在春、夏季,温度是决定积雪面积变化的主要因素,与积雪面积呈负相关;在秋、冬季,降水对积雪面积变化的贡献大于温度,与积雪面积呈正相关。（4）积雪覆盖频率整体上与年均温度呈负相关,与降水呈低度正相关,相关程度及显著性水平在空间分布上存在差异,温度对积雪覆盖频率变化的贡献大于降水。     

新疆阿克苏河流域昆马力克河积雪消融规律对气候变化的响应

作为气候变化产物及气候变化敏感指示器的积雪, 对干旱区的区域社会经济的发展、 生态环境的改善起着极其重要的作用. 为能够更好的指导环境变化下积雪水资源的合理开发利用, 基于2001-2010年MODIS积雪数据、 2005年MODIS土地利用/覆被变化(LUCC)数据及阿克苏气象站气象数据, 对昆马力克河流域积雪消融规律对气候变化的响应进行分析. 结果表明: 研究区气温自1997年后快速升高, 尤其以冬季和春节较明显; 年际、 年内及时段积雪消融规律对气候变化有较好的响应关系; 不同覆被下除农用地所在区域积雪覆盖率与气温变化服从线性变化外, 其他覆被下均服从抛物线型变化. 积雪覆盖率对气温变化的敏感程度有一定的差异, 以林地所在区域最敏感, 变化较快, 其次依次为灌丛、 草地和稳定雪/冰所在区域.     

2003-2012年四川省积雪时空动态变化与气候响应研究

积雪是地球表层覆盖的重要组成部分,以高反射率、低导热率对地球能量和辐射平衡产生重要影响。利用遥感和GIS等方法能够获得大范围的雪盖信息,了解其时空分布特征及变化规律,可以对有关部门提供防灾减灾的信息。采用2003-2012年MOD10A2数据和四川省48个气象观测站的温度、降水量、湿度、气压和日照时数等数据,分析了10a四川省积雪覆盖的时空变化特征及其与气候之间的关系。结果表明：四川省积雪覆盖的空间分布呈现出西部高原多积雪,成都平原覆盖少,东部盆地几乎无积雪覆盖的阶梯式结构;2003-2012年近10a来,积雪覆盖面积年际变化呈现出小幅度波动,峰值出现于2008年,从总体趋势来看,积雪覆盖面积呈现出微弱的下降趋势;通过分析10a来积雪覆盖率与气温、降水、湿度、气压、日照时数的相关性可知,积雪覆盖率的变化特征与气温和降水的关系最为密切,与湿度的相关性一般,与气压和日照时数的关系较弱。研究表明,四川省积雪变化受气温的影响大于降水的影响,气温越高,降水量越多,积雪面积越少,反之,积雪面积越大。     

新疆冰川、积雪对气候变化的响应(Ⅰ):水文效应

新疆是我国冰川、积雪资源最为丰富的地区,冰川和积雪融水在水资源构成中占有重要的地位,其对气候变化的响应使得河流水文过程发生明显的变化,对新疆干旱区的水资源利用和管理产生重大影响.新疆高山流域产流占地表径流的80%以上,其中冰川和积雪融水径流在总径流中的比例可达45%以上,积雪和冰川融水是河流的主要补给来源.在新疆北部的阿尔泰山和天山北坡河流主要以融雪径流补给为主,而在天山南坡、昆仑山、喀喇昆仑山和天山北坡的伊犁河流域的河流以冰川融水补给为主;以融雪径流为主要的河流主汛期在春季到夏初,而冰川融水补给的河流夏季是主汛期.随着新疆气候向暖湿转变,高山流域的水文过程对气候变暖和积雪增加产生明显的响应:以积雪为主补给的河流,水文过程对气候变暖的响应表现为最大径流前移,夏季径流减少明显;以冰川融水补给的河流,径流响应表现为6-9月汛期径流量明显增大,汛期洪水增多,年流量增加.由于不同补给类型河流的水文过程发生变化,其相应对下游的水资源供给和洪水安全管理产生了重大影响,在水资源管理方面需要适应气候变化对水文过程的调整,减缓气候变化对水资源安全的影响.     

2001—2008年天山西部山区积雪覆盖及NDVI的时空变化特性

对于以融雪及融冰补给为主的山区河流,融雪及融冰量的多少对当地可供利用水资源量的大小起着决定作用,对河流所在的水库的正常蓄水、防洪及发电产生一定的影响.积雪时空变化规律的影响因素较多,除气温这个主要因素外,还与当地植被覆盖情况、风向、风速及太阳辐射等因素有关,因此,基于2001—2008年的MODIS积雪数据和NDVI数据分析了研究区的积雪覆盖度与NDVI时空变化特性.结果表明:天山西部山区积雪分布极不均匀,边缘山区多雪,腹地少雪,边缘山区南坡比北坡积雪多;积雪期主要集中在10月到翌年5月,积雪年际变化差异较大,积雪有减少趋势.近8a来研究区的植被有较好的改善且与降水有一定的联系,但部分区域NDVI也有减小的趋势,不同区域植被返青时间不同.通过对比分析发现,除积雪消融与NDVI有其自有的变化规律外,二者之间也有很好的相关性,但关于植被覆盖是否会对积雪的消融起加速或减缓的作用,基于此两种MODIS数据产品无法得知,有待于通过其它方法或进行野外实验确定.     

青藏高原冬春季积雪对亚洲夏季风降水影响的研究

青藏高原(以下简称高原)积雪具有明显的季节、年际和年代际变化特征, 是影响亚洲夏季风降水的重要因子之一. 高原冬春季积雪异常通过引起高原地表反射率、 温度和感热的变化, 以及春末融雪吸热和增加土壤湿度而影响大气环流的变化, 最终引起亚洲夏季风降水的变化. 从统计分析、 气候诊断和数值模拟实验对高原冬春季积雪对亚洲夏季风降水影响的研究进展做了概括评述, 探讨了其可能影响的物理机制, 并对今后研究方向进行展望.     

祁连山区MODIS积雪反照率产品的精度验证及云下积雪反照率估算研究

积雪反照率在全球气候和能量收支平衡模型中起着重要的作用. 利用祁连山地区大冬树垭口站点反照率实测数据对由TM/ETM+得到的反照率数据进行标定, 然后将TM/ETM+反照率数据通过升尺度对MODIS逐日积雪反照率(SAD)产品在晴空条件下的精度进行了验证. 同时, 发展了一个基于MODIS SAD与AMSR-E SWE数据融合并结合Noah积雪反照率参数化方案估算MODIS SAD数据云下积雪反照率的算法, 通过统计分析纠正了云对积雪反照率的影响, 对云下积雪反照率进行了验证分析. 结果表明:MODIS SAD产品在祁连山地区的精度要低于大面积积雪覆盖的平坦地区(如格陵兰岛), 其平均绝对误差及均方根误差分别为0.0548和0.0727; 云下积雪反照率估算方法可以有效地获取云覆盖下积雪像元的反照率值, 纠正后的无云MODIS SAD数据与地面观测值有较好的一致性, 其平均绝对误差为0.078.     

河套及其邻近不稳定积雪区积雪日数时空变化规律研究

利用河套及其邻近地区(30°～43°N,102°～120°E)240个地面气象观测站1951-2006年的积雪日数资料,采用EOF/REOF进行分解,分析了该区积雪的时空异常分布情况.结果表明:河套及其邻近地区积雪日数有3个主要的分布型,第1种类型为全区一致地偏多(偏少)型,相似年份有13 a;第2种类型为南多(少)北少(多)的南北相反分布型,相似年份有7 a;第3种类型为东多(少)西少(多)的东西相反分布型,相似年份有2 a.对年积雪日数进行REOF分解可将研究区域分为6个气候分区.利用Morlet小波分析表明,研究区域年积雪日数变化存在准18 a周期.在全球变暖的大背景下,研究区域的年积雪日数整体呈减少的趋势,减少最显著的在高纬度和高海拔地区.     

2000-2014年西藏雅鲁藏布江流域积雪时空变化分析及对气候的响应研究

利用2000-2014年MODIS逐日无云积雪产品对雅鲁藏布江流域积雪特征的空间分布及变化、积雪随高程变化的规律进行了分析,并采用被动微波数据SMMR （1979-1987年）和SSM/I （1988-2008年）以及中国地面降水和气温0.5°×0.5°日值格点数据集,研究了雅鲁藏布江流域关键积雪参数对气候要素的响应等。结果表明：流域下游积雪日较大且变化剧烈;流域整体上呈显著减少的趋势;积雪日随高程的上升而增加;流域内降水呈不显著的增加趋势,而气温呈显著的增加趋势,最高气温对积雪变化影响最大;气温对积雪终日的影响明显高于积雪初日;在积雪消融期降水的增多促进了积雪的消融。     

一种基于MODIS积雪产品的雪线高度提取方法

冰川雪线高度的遥感提取对冰川物质平衡研究具有重要意义。提出一种基于晴空环境下积雪覆盖频率的雪线高度提取方法。使用MOD10A1积雪产品中的像元积雪面积比例数据,提取了2000/2001-2014/2015年间高亚洲地区冰川消融期末雪线高度。使用实测的冰川年物质平衡资料和气象格网数据对提取的雪线高度变化的可信度进行分析。研究表明：近15 a高亚洲雪线高度变化及趋势具有明显的东西差异,雪线高度变化幅度自青藏高原内部地区向四周呈增加趋势,西部大于东部。提取的冰川雪线高度变化与观测的年物质平衡序列具有很高的相关性,对物质平衡波动的平均解释率可高达75%;与气象要素（气温、降水）的年际变化的相关性也较高,约61.58%的格网冰川雪线高度变化可以由夏季气温和季节降水解释。而高亚洲各分区冰川雪线高度的波动规律也与大气环流背景分布一致。因此提取的雪线高度变化具有冰川学意义,可以进一步应用于冰川物质平衡估算及模拟研究中。     

高亚洲积雪分布

高亚洲是全球山地积雪重要分布区，对探测全球气候环境变化，诊断积雪与气候相互作用，以及预测海面上升具有重要意义，本使用１９７８－１９８７年ＳＭＭＲ微波候积雪深度资料，１９７３－１９８９年ＮＯＡＡ周积雪面积图，以及青藏高原６０个基本气象台站１９５７－１９９２年逐日积雪深度，密度和月积雪日数记录，提示出亚洲积雪时空分布特征。     

从第三极到北极： 积雪变化研究进展

在全球气候变化背景下, 第三极和北极地区积雪是地表最活跃的自然要素之一, 其动态变化对气候环境和人类生活产生重要影响。通过回顾第三极和北极积雪研究进展, 阐述了降雪、 积雪范围、 积雪日数、 积雪深度和雪水当量在第三极和北极地区的时空分布特征和变化趋势。结果表明： 近50年, 特别是进入21世纪以来, 第三极和北极地区降雪比率均呈下降趋势; 积雪范围、 积雪日数、 积雪深度、 雪水当量总体均呈减小趋势, 融雪首日有所提前。同时就积雪变化对生态系统与气候系统的影响进行了论述, 评估了积雪的反馈作用。通过总结第三极和北极积雪变化研究进展, 凝练研究中存在的不足和未来发展趋势, 为提升积雪对气候变化及经济社会发展影响的认识提供重要科学支撑。     

高亚洲冰川区SRTM C-波段DEM数据透射深度研究

SRTM数据是研究冰量变化的重要数据之一。基于SRTM C-波段和X-波段的高程数据,对高亚洲不同冰川区SRTM C-波段数据的透射深度进行了研究。结果表明：高亚洲地区SRTM_C透射深度的空间分布特征存在较大差异,其中藏色岗日地区的透射深度最大为（5.3±2.1） m,中天山和念青唐古拉西段地区的透射深度最小仅为（0.8±0.6） m。透射深度整体空间分布呈由高亚洲边缘地区向青藏高原内陆先减小后增大,到羌塘高原地区SRTM_C的透射深度最大的趋势。气温和降水量的空间差异共同作用是导致SRTM_C透射深度呈上述分布状况的主要因素。此外,SRTM X-波段数据的覆盖状况和冰川样本数量的选择会导致不同研究估算出的SRTM_C透射深度存在不确定性。     

气候变化和人类活动对中亚地区水文环境的影响评估

中亚地区是我国天气的上游区,生态环境异常脆弱,必须要保证该地区生态环境和资源安全,水资源安全首当其冲.研究和评估气候变化和人类活动对中亚地区水文环境的影响,具有重要的战略意义.近百年来中亚地区气候有暖湿化趋势,气温增温持续时间较长且增温幅度较大,近50a增暖更加明显(0.47℃·(10a)^-1),其中冬季增温最快,预估未来会延续变暖的态势;同时20世纪80年代之后降水量持续波动上升.气候变化对该地区水资源的时空分布及湖泊变迁造成了重大影响,人类活动加剧了水资源短缺,近50a来锡尔河和阿姆河入咸海径流量均呈减少的趋势,20世纪70年代之后拦水蓄水水库等水利工程的建设,加上灌溉用水的增加,导致两河入咸海水量骤减;而1987年之后两河入咸海水量回升,主要是气温回暖、降水增多,加速了常年积雪和冰川融化,使得进入河道的径流量增加.同时,湖泊水位下降,面积收缩,水质恶化.中亚水资源问题主要是跨国水资源分配和水环境恶化问题,要做好水资源评估和用水规划工作,建立覆盖全区域的水资源环境监测网络.中亚国家需要共同参与制定一套完整的、综合考虑人口、社会经济、生态环境等因素的水资源管理政治立法决策体系,构建中亚各国人水和谐、互利共存的水资源新秩序,以水资源可持续利用来支持经济与社会的可持续发展.     

祁连山东段童子坝河阶地对气候变化与新构造运动的响应*

通过对祁连山东段童子坝河各级阶地的年代和变形程度进行测定,得到了河流阶地的形成年代和过程,推算出民乐—大马营逆断裂的活动强度和速率,并分析了阶地形成和气候变化之间的关系。童子坝河5级阶地(年龄分别为16.70±1.81 cal,ka BP、 10 092.5±27.5 cal a BP、8127.5±72.5 cal a BP、2900±60 cal a BP、282.5±17.5 cal a BP)均形成于气候由冷转暖的阶段,属于气候成因阶地。基于断裂两侧阶地面的平面几何形态并结合上、下盘阶地横剖面同级阶地的高差,得到T4、T3、T2和T1阶地在民乐—大马营断裂处的垂直位错分别为10.6±3.1,m、5.0±2.6 m、2.0±1.9 m和1.9±1.3 m,推算出全新世以来民乐—大马营断裂的垂直滑动速率为1.05±0.31 mm/a,水平缩短速率为1.02±0.60 mm/a。