天山北坡中段春季融雪洪水及其灾害成因研究

天山北坡是新疆多雪地区之一，其中乌苏至乌鲁木齐－带的山麓地带，和山前平原纳洪地区春季赖洪水及其灾害频繁。研究结果表明，这里的春季融雪洪水及其灾害除了与促进春季积雪强烈消融的气象因素有关外，还和这里的地貌条件与受地貌条件影响的冷期降雪有关。研究区玛纳斯褶皱前山及其纵谷是地域宽阔的中、低山区、在冷期形成较多降雪并大量积聚，导致春季融雪洪水灾害时有发生。     

新疆洪水预报预警中融雪径流模型应用进展

针对全球变化背景下极端升温、暴雪和暖湿化现象以及中国新疆地区融雪洪水灾害风险增大问题,概述了新疆不同类型洪水灾害特征,重点阐述了近年发生频率增加、致灾性强、灾害风险增大,但在新疆未引起重视的融雪洪水的研究进展,对比分析了不同类型融雪径流模型特点和研究现状。综合目前融雪径流模型已有进展和面临的挑战,提出新疆未来研究需考虑融雪径流模型的物理机制和融雪消融过程,以提高预报预警精度。回顾了融雪洪水在新疆的预报预警技术,指出构建高精度预报预警融雪洪水模型所面临的风吹雪、冻土表层雪和雪面雨等关键问题,并提出提升新疆洪水模拟、预报预警、应对突发洪水的综合能力的关键技术,为提升新疆融水洪水预报预警技术提供思路与建议。     

基于EOS/MODIS遥感数据改进式融雪模型

在中国西部的中纬度干旱和半干旱山区,融雪水是极其重要的水资源,融雪径流对河流的补给量在春季甚至可达75%以上,但是急剧的融雪也容易引发洪水,所以从水资源的有效利用和洪水预警方面看,有必要了解大范围的积雪消融状况。基于积雪层能量平衡原理建立融雪模型,利用正午过境的EOS/MODIS的Terra卫星遥感数据反演模型中的参数,结合气象数据获得瞬时的能量平衡信息,然后根据B.Sequin、B.ltier和谢贤群的研究推算日融雪量,改善了融雪模型的算法。另外采用遥感数据对雪盖进行实时监测,避免在进行融雪量估算时候对无雪区的错误估算。     

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。     

MODIS雪深反演数学模型验证及分析

在MODIS卫星遥感积雪监测的基础上,利用雪深反演数学模型、积雪指数NDSI和多光谱阈值等相结合的方法,对2004年以来新疆北疆地区的积雪分布状况进行了反演和计算,并利用2004年11月～2005年3月冬季北疆地区气象台站雪深数据和2004年12月～2006年1月加密野外实测雪深数据,对反演雪深数据进行了验证及分析,北疆各地除塔城地区反演精度为83.2%以外,其它地区反演精度达85.2%以上,平均反演精度达86.2%;野外实测数据验证反演精度达92%以上。     

新疆北部的降水量线性变化趋势特征分析

应用新疆北疆地区以及天山山区26个气象站1961-2005年的月降水量资料,分析了新疆北部地区、天山山区、北疆沿天山经济带、北疆平原、北疆北部流域、北疆西部流域6个区域的年、暖季(5-10月)、冷季(11-4月)以及各月的降水量线性趋势特征。结果显示:6个区域及26个气象站的年降水量45a年来均呈线性增加趋势;暖季降水量6个区域均呈线性增加趋势,北疆区、天山山区最显著;冷季降水量6个区域全部呈明显的线性增加趋势;月降水线性趋势变化较显著的月份为1、2、7、11、12月,其它各月没有通过0.10显著性水平检验,12个月中增湿趋势站数明显占优势的月份可占80%左右,3、9月呈下降趋势的站数较多。增湿结果已给新疆带来风吹雪、雪崩、畜牧业雪灾、洪水、融雪性洪水、泥石流、滑坡等灾害。     

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。     

基于气温变化的简易融雪模型研究

在干旱区,冰雪融化是水资源形成的主要来源,为此,积雪资源的形成、转化与利用是新疆水资源开发利用研究的重要内容,而水文模型是水资源形成与转化量确定的关键途径。以中国科学院天山积雪站野外试验区为研究基地,以气象数据为自变量,以融雪量为因变量,研究了基于气温变化的融雪模型,并对所建单因素简易模型进行了率定和验证,同时分析了试验区多年融雪变化规律以及融雪对气温的响应过程。结果表明：在一定的低温状态下,冬季仍有融雪发生,在天山山区本项目研究流域积雪消融的日平均气温临界值约为-7℃,当日平均气温低于-7℃时,融雪基本处于暂停状态,体现了干旱区融雪特征。在模型方面,基于气温构建的单因素简易融雪模型在模拟山区融雪量时呈现出良好的代表性,在率定期（2016—2020年）,融雪量观测值与模拟值间的相关性参数偏差、平均绝对误差、均方根误差、纳什效率系数和决定分别为-0.037、0.367、0.482、0.870和0.876;而验证期的值分别为-0.210、0.292、0.577、0.845和0.811。验证期的模拟结果和相关性系数显示,该模型的模拟值与观测值具有良好的一致性和稳定性,其优点是通过易获取的气象...     

隆冬异常升温北疆积雪提前融化

2007年1月下旬中期开始,新疆北部地区出现了一次异常的升温天气过程,1月27日~2月4日的9d中,北疆各地的43个气象站中,有14站的日最高气温突破同期历史极值,其中伊犁河谷的新源的日最高气温上升到13.3℃,突破同期历史极值3.0℃;有19站的9天平均气温突破同期历史极值,占总站数的44.2%。1月下旬本是新疆北部的积雪稳定积累期,但是2007年元月下旬异常升温天气的出现和持续,使北疆地区积雪提前融化,到2月初,北疆的博尔塔拉蒙古自治州、伊犁地区、乌鲁木齐市等地的积雪面积明显减少,乌鲁木齐地区的积雪覆盖度仅为25.84%,比15年同期平均值偏少5成。冬季是新疆增温幅度最大的季节,在气候变暖背景下,冬季极端天气气候事件的出现也越来越频繁,隆冬季节的异常升温造成气温偏高,使北疆地区的积雪提前融化。这些变化将对新疆水资源的时空分布产生重大影响,对当地生态环境将带来难以估测的影响。在全球气候变化背景下,更加需要加强对新疆等干旱地区极端天气气候事件的监测分析及其对生态环境、经济社会发展的影响等诸多领域的研究,使社会各界以积极的态度来科学客观地认识气候变化带来的后果,及早提出应对区域气候变化的对策,采取切实可行的措施减缓气候变化带来的负面影响。     

新疆天山及北疆地区积雪反照率差异

新疆天山和北疆地区是我国三大稳定积雪区之一,积雪反照率的变化显著地影响其地表吸收的太阳辐射能量。2018年1~3月,在新疆天山和北疆地区进行了积雪反照率观测,发现研究区的积雪反照率存在明显的时空差异。时间上,由于受到气温变化的影响,研究区的积雪反照率整体呈现下降的趋势,而且不同时期的下降幅度有差异,1月末~3月初反照率的降低相比1月初~1月末反照率降低更加明显。空间上,由于受到污化物的影响,各区域（阿勒泰地区、塔城地区、天山北坡和伊犁河谷）的积雪反照率之间存在差异,其中天山地区（天山北坡和伊犁河谷）的积雪反照率低于北疆地区（阿勒泰地区和塔城地区）,天山北坡的反照率最低;在积雪稳定期及消融期,污化物对积雪反照率的影响最为明显。     

2000—2019年新疆积雪终日时空变化特征

基于Google Earth Engine（GEE）遥感云平台,利用2000—2019年MODIS积雪产品资料提取和计算新疆积雪终日信息,利用趋势分析,变异系数等方法分析了新疆积雪终日时空变化特征和变化趋势。结果表明：（1） 新疆积雪终日以天山为界,天山以北长于南部,山区为积雪终日的高值区,盆地为积雪终日的低值区。北疆准噶尔盆地和伊犁河谷积雪终日在75~114 d之间,南疆塔里木盆地在0~31 d之间属于低值区。阿尔泰山脉、天山山脉和昆仑山脉区域在224~365 d之间属于高值区。（2） 南疆和北疆积雪终日有明显的时空差异,2000—2019年北疆准噶尔盆地和高海拔山脉地区积雪终日有明显的推迟趋势,推迟幅度达到14 d,占新疆总面积的8%。南疆塔里木盆地和东疆区域有明显的提前趋势,提前幅度达到16 d约占新疆总面积的44%。塔里木盆地和准噶尔盆地具有相反的变化趋势。（3） 新疆积雪终日年际变化差异显著,天山中段和北疆积雪终日出现不稳定状况,天山中段2002—2009年总体上呈现“M”型的特点,即多年积雪消融日年均值中出现明显的波峰和波谷,北疆2009—2019年积雪终日有较大的年际变化呈现出不稳定状况,出现明显的波峰和波谷,年际变化较大。     

中国北方草原区积雪遥感监测——2007.10～2008.3期间

着眼于我国草原防灾减灾以及国家开展重特大雪灾应急响应工作的极迫切现实需求,基于NASA MODIS数据,以天为监测(响应)时间单元,以旬为监测集成时段,对2008年春节大雪灾期间我国草原积雪状况实现了系统的遥感监测,获取了2007年10月至2008年3月期间中国北方9省区草原积雪发生范围及其面积等数据信息,揭示了监测期间我国草原积雪发生的时空特征。青藏高原与内蒙古为我国持续降雪的核心区域,其他地区降雪情况随时间出现一定的波动;除东北地区外,积雪面积均在1月下旬达到最大值;各省区草原积雪面积占草原总面积的比例随时间的变化总体持续增加。     

新疆雪灾的时空分布特征及其等级划分

利用新疆1954—2018年雪灾资料分析其灾害时空特征,时间上雪灾灾损强度在90年代后出现明显加大,2010年出现跃增特点,空间上雪灾灾损强度新疆西部多于东部,北部多于南部,山区多于盆地或平原。用雪灾出现次数、房屋倒塌间数、牲畜棚圈倒塌间数、损坏大棚数、死亡牲畜数、受灾面积、经济损失等多指标综合分析法来客观构建灾损指数,符合Γ分布的灾损指数结合F分布函数能客观的描绘出雪灾等级,分为一般、较重、严重、特重4个等级。根据构建的雪灾等级,发现新疆雪灾特重灾区集中在天山山区及其以北地区,南疆仅有喀什地区为特重灾区。     

新疆气候由暖干向暖湿转变的信号及影响

目前的全球气候变暖导致了水循环加快，尤其干旱区水循环加快更加明显，降水和蒸发增加。自19世纪末小冰期结束以来，新疆呈现出了与全球一致的变暖趋势，气候环境基本处于暖干状态之下。1987年起新疆出现了气候转向暖湿的信号，尤以天山西部地区为强劲。降水量、雪冰消融量和河川径流量连续增加至今日，导致平原湖泊水位持续上升，面积逐年扩大，早己干涸的湖盆也出现生机。与此同时，洪水灾害连年发生，而且越来越凶猛，不断出现百年，以至千年的洪峰。此间，植被环境改善，绿洲春色盎然，沙漠化止步，沙尘暴锐减。这种气候转变前景如何，应该引起人们高度重视。这个问题直接关系到新疆以至大西北的经济发展、水利建设、洪旱灾害减灾、生态环境保护以及人民生活改善等。因而必须加强监测与研究，尽早做出正确预测，为国民经济长远规划提出科学依据。     

青海南部地区40多年来气候变化的特征分析

利用1961-2003年气温、降水、积雪等气象观测资料,分析了青海南部地区年际、年代际及各季气候变化的特征和规律。结果表明:该地区秋季气温升高最为明显,这有别于我国华北、东北、西北东部和新疆等地区冬季增温最为显著的特点;降水量冬、春季呈增加的趋势,而夏、秋季呈减少趋势;地表积雪量冬、春季的平均增加量分别为15.1cm和3.8cm,而夏、秋季的平均递减量分别为0.3cm和0.2cm。气候变暖和冬、春季降水增多以及冬、春季平均积雪量的跨季节异常或持续维持是导致青海南部地区20世纪80~90年代雪灾增多的最直接原因之一。冬、春季降水和地表积雪的增加,使得雪灾发生的频次增加,危害程度加重;而夏、秋季降水和积雪减少、气温升高、地表蒸发加大、水资源量减少,干旱出现的几率增大,影响畜牧业生产,制约当地经济发展。     

2002—2018年叶尔羌河流域积雪时空变化研究

积雪是冰冻圈中较为活跃的因子,对气候环境变化敏感,其变化影响着全球气候和水文的变化。积雪覆盖日数(SCD)、降雪开始时间(SCOD)和融雪开始时间(SCMD)是影响地表物质和能量平衡的主要因素。使用MODIS无云积雪产品提取了叶尔羌河流域2002年7月-2018年6月逐日积雪覆盖率(SCP),基于像元计算了SCD、SCOD和SCMD,系统地分析了其空间分布与变化特征,并探讨了其变化的原因及积雪面积的异常变化与ENSO的联系。结果表明:(1)研究时段内,流域的积雪覆盖面积呈微弱减少趋势,与气温呈显著负相关,与降水呈显著正相关;2002-2018年,SCP随海拔的升高呈明显的线性增加趋势(R2=0.92、P<0.01));各海拔高度带最大SCP出现的月份大致随海拔的上升往后推迟,最小SCP出现月份无显著变化(集中在8月),海拔4000 m以下,春季的SCP小于冬季,海拔4000 m以上,春季的SCP大于冬季。(2)SCD、SCOD和SCMD有明显的海拔梯度,在流域内,从东北至西南,呈现出SCD增加,SCOD提前,SCMD推迟的特征;变化趋势上,流域91.9%的区域SCD表现为减少,65.6%的区域SCOD有往后推迟的趋势,77.4%的区域SCMD表现出提前的趋势。(3)2006、2008年和2017年积雪覆盖面积异常偏大,而在2010年则异常偏小,其原因可能是ENSO影响了积雪的变化。(4)以喀喇昆仑为主的高海拔地区,包括帕米尔高原东部的部分地区,其SCD、SCOD和SCMD分别表现出增加、提前和推迟的趋势,这种变化与其春秋温度的持续走低以及降水量的增加有关。     

天山雪崩动力学研究新进展

中日合作雪崩动力学研究在我国天山西部进行。结果表明，雪崩前锋速度７．１ｍ／ｓ，雪崩冲和是雪崩雪高度的函数，其最大冲击力为８８．７ｋＰａ，出现在雪崩雪１．４５ｍ高度，雪崩雪分为两层：上层为雪云，下层为密雪流。密雪流表现呈现下倾形态向下运动。     

新疆典型流域积雪遥感信息系统数据库的建立

天山山区冬季积雪深厚,稳定积雪期较长,利用积雪遥感图象可以动态监测大面积的积雪变化,有效地调查大范围的积雪资源状况,积雪遥感监测和积雪遥感制图涉及多方面的资料,积雪数据库是积雪遥感监测系统必不可少的一部分。本文就新疆典型流域积雪遥感信息系统数据库的建立,数据库之间的数据格式转换,接口,可视化界面等进行讨论。