Comparison and analysis of snow cover data based on different definitions of snow cover days

In order to analyze the differences between the two snow cover data, the snow cover data of 884 meteorological stations in China from 1951 to 2005 are counted. The data include days of visual snow observation, snow depth, and snow cover durations, which vary according to different definitions of snow cover days. Two series of data, as defined by "snow depth" and by "weather observation," are investigated here. Our results show that there is no apparent difference between them in east China and the Xinjiang region, but in northeast China and the Tibetan Plateau the "weather observation" data vary by more than 10 days and the "snow depth" data vary by 0.4 cm. Especially in the Tibetan Plateau, there are at least 15 more days of "weather observation" snow in most areas (sometimes more than 30 days). There is an obvious difference in the snow cover data due to bimodal snowfall data in the Tibetan Plateau, which has peak snowfalls from September to October and from April to May. At those times the temperature is too high for snow cover formation and only a few days have trace snow cover. Also, the characteristics and changing trends of snow cover are analyzed here based on the snow cover data of nine weather stations in the northeast region of the Tibetan Plateau, by the Mann-Kendall test. The results show significantly fewer days of snow cover and shorter snow durations as defined by "snow depth" compared to that as defined by "weather observation." Mann-Kendall tests of both series of snow cover durations show an abrupt change in 1987.     

中国降雪气候学特征

利用逐日地面降雪观测资料,分析中国25oN以北范围内降雪量、降雪日数、雪带分布和各强度降雪的气候学特征,得到以下结论:①雪季长度与年降雪日数在东部呈纬向分布,大兴安岭北部最长(>210 d),长江以南最短(常年无雪或偶尔降雪);在西部青海省南部和西藏自治区北部最长(>300 d),滇、川、藏交界处及新疆自治区北部较长,南疆较短(<60 d)。年降雪量东南部最少,东北和西北北部较多(>30 mm),青海和西藏降雪量最多(>60 mm)。平均降雪强度江淮一带最大。②根据雪季降雪频次划分中国的雪带,东北大部、内蒙自治区东部、新疆北部、青藏高原大部、秦岭等地区为常年多雪带;长江以南的滇南、四川盆地、江浙沿海等地区为永久无雪带;其余地区为常年降雪带和偶尔降雪带。③不同区域各级降雪日数占总降雪日数的比例都是暴雪日数最少,大雪日数其次,小雪日数最多;但中雪降雪量占总降雪量的比例在东北北部、华北、西北、新疆、东南、青藏高原东部等区域仅高于小雪降雪量,而在黄-淮地区仅次于暴雪降雪量。④降雪年内分配在东北北部、西北、新疆、青藏高原东部等地区都呈双峰型,最多雪时节在早冬和晚冬、早春,隆冬时节并不是降雪最多时间,黄-淮和东南地区呈单峰型,东南地区峰值更陡。⑤总降雪日数和除暴雪外的各等级降雪日数与地理位置关系较明显,在中国东部主要随着纬度升高增加,在中国西部随海拔高度增加而增加;随着纬度升高,东部和西部的总降雪强度都减小,西部的小雪强度也减小。     

锡林郭勒积雪日数时空分布规律研究

利用1971-2015年锡林郭勒地区15个气象观测站近45 a的逐日积雪日数资料,采用滑动T检验、Mann-Kendall检验、小波分析和EOF方法对研究区的积雪日数时空变化特征进行分析。结果表明：研究期内积雪日数在1996年发生了一次由多到少的突变,且日数变化存在7 a的主周期和11 a、22 a的副周期。积雪月际变化呈单峰型的分布特征,多雪期主要集中在12~2月,少雪期分布在10月份和4月份;研究区空间分布差异性显著,总体呈东多西少、南多北少的分布格局,区内大部地区属于稳定积雪区。对积雪日数及其影响因子进行聚类分析,将研究区划分为4种类型,分别为降雪量偏少-积雪日数偏高区、降雪量-积雪日数一致偏高区、降雪量-积雪日数中值区、降雪量-积雪日数一致偏少区。该区有3种异常分布型：第一模态为全区一致偏多（少）型;第二模态为北多（少）南少（多）型;第三模态为中西部多（少）,东南部少（多）型。     

Characteristics of abrupt changes of snow cover and seasonal freeze-thaw layer in the Tibetan Plateau and their impacts on summer precipitation in China

In this paper, a variation series of snow cover and seasonal freeze-thaw layer from 1965 to 2004 on the Tibetan Plateau has been established by using the observation data from meteorological stations. The sliding T-test, M-K test and B-G algorithm are used to verify abrupt changes of snow cover and seasonal freeze-thaw layer in the Tibetan plateau. The results show that the snow cover has not undergone an abrupt change, but the seasonal freeze-thaw layer obviously witnessed a rapid degradation in 1987, with the frozen soil depth being reduced by about 15 cm. It is also found that when there is less snow in the plateau region, precipitation in South China and Southwest China increases. But when the frozen soil is deep, precipitation in most of China apparently decreases. Both snow cover and seasonal freeze-thaw layer on the plateau can be used to predict the summer precipitation in China. However, if the impacts of snow cover and seasonal freeze-thaw layer are used at the same time, the predictability of summer precipitation can be significantly improved. The significant correlation zone of snow is located in middle reaches of the Yangtze River covering the Hexi Corridor and northeastern Inner Mongolia, and the seasonal freeze-thaw layer exists in Mt. Nanling, northern Shannxi and northwestern part of North China. The significant correlation zone of simultaneous impacts of snow cover and seasonal freeze-thaw layer is larger than that of either snow cover or seasonal freeze-thaw layer. There are three significant correlation zones extending from north to south: the north zone spreads from Mt. Daxinganling to the Hexi Corridor, crossing northern Mt. Taihang and northern Shannxi; the central zone covers middle and lower reaches of the Yangtze River; and the south zone extends from Mt. Wuyi to Yunnan and Guizhou Plateau through Mt. Nanling.     

南极长城站积雪及其消融过程

南极长城站区稳定积雪期始于4月中至6月初,8月中至10月达最大深度。1988年沿海地带一般积雪深度为0.6～0.8m,低洼处及建筑物附近可达1.2～1.6m,甚至超过1.8m;潮汐带雪盖下部温度受海冰影响普遍偏低;11月底至来年1月初的消融过程中,积雪表层常常处于相变区,雪层底部温度比冰点低0.02℃,融水下渗形成雪盖下部潜流;积雪相态及其温度变化与大气-雪感热通量的变化过程相对应,大气-雪感热交换是积雪消融的重要因子之一。     

基于MODIS数据中国天山积雪面积时空变化特征分析

基于2011-2015年MOD10A2积雪产品和气象数据,通过几何校正、去云预处理,应用归一化差分积雪指数算法等获取中国境内天山山区积雪覆盖面积数据,分析了积雪面积的时空变化特征及与气温降水的关系。结果表明：（1）年内积雪面积呈单峰变化,9月开始积累,次年1月达峰值,3月气温回暖消融加速,至7月最小。春秋季波动较大但没有明显的增减趋势,夏季积雪面积最小,冬季最大且呈减小趋势。（2）2001-2015年积雪覆盖面积整体上呈减少趋势,积雪覆盖率最大值的波动比最小值的波动更加剧烈。（3）积雪覆盖率随着海拔升高而增大,海拔<1 500 m区域积雪覆盖率低于10%,海拔>4 500 m以上区域平均可达70%,为常年稳定积雪区。积雪覆盖率在西北坡最高,南坡最低。（4）年均气温升高是积雪覆盖面积减小的主因,年积雪覆盖面积变化与年降水量变化保持一致的下降趋势。     

祁连山区季节性积雪资源的气候分析*

本文采用1986年10月至1988年9月NOAA—9、10两颗卫星的AVHRR资料标准化后反演的积雪参量,对照祈连山区26个气象站1951—1988年逐日雪深、雪密度和积雪日数的资科,修正卫星反演的平均值。得到高分辨率多年平均雪深和雪盖频率的空间分布。从而估算出各流域平均雪储量,并与降雪量和春季融雪径流作对此分析。     

1980—2017年天山山区不同降水形态的时空变化

利用1980—2017年天山山区35个气象站点的逐日降水资料,分离出3种主要降水形态后,运用线性倾向估计、Mann-Kendall(M-K)突变检验、滑动t突变检验、Morlet小波分析等方法研究了天山山区降水日数及降雨日数、降雪日数和雨夹雪日数的时空分布及变化规律。研究表明：（1）在空间上,天山山区降水日数和降雨日数表现为“北多南少,西多东少”的分布格局,降雪日数“北多南少”明显;降水日数呈现“西快东慢,北快南慢”的增长趋势,西段增长幅度明显,降雨日数普遍增多,大部分地区降雪日数减少,雨夹雪日数也有减少趋势。（2）近38 a来,天山山区降水日数表现为缓慢增长趋势,降雨日数显著增加,降雪日数减少,雨夹雪日数变化并不明显。（3）天山山区降水日数突变年在1986年前后。（4）降水日数、降雨日数、降雪日数及雨夹雪日数均存在明显的10 a左右的振荡周期,此外,降水日数、降雨日数和雨夹雪日数18~22 a周期波动也比较明显。     

基于遥感监测的秦岭南北积雪日数时空变化及影响因素

以海拔依赖型变暖为理论基础,研究山地积雪对气候变暖的响应机制,是当前气候变化研究的热点问题。基于2000—2019年MODIS积雪物候数据,对秦岭南北积雪日数时空变化进行分析,探讨了秋冬两季厄尔尼诺指数（NINO）、青藏高原气压对积雪异常的影响。结果表明：(1) 2013年后秦岭南北气候由“变暖停滞”转为“增温回升”,积雪日数随之呈现转折下降,积雪日数≥10 d栅格占比由前期的35.1%下降为8.6%。(2)在垂直地带规律上,秦岭山地以1950～2000 m为临界点,大巴山区以1600～1650 m为临界点,低海拔地区积雪日数随海拔增加速率要低于高海拔地区。2100～3150 m海拔带是积雪日数的垂直变化的关键带;(3)在影响因素上,NINO C区、NINO Z区秋冬海温和青藏高原冬季高压,是秦岭山地、汉江谷地和大巴山区积雪异常的有效指示信号。当赤道太平洋中部秋冬海温偏低,且青藏高原冬季高压偏低时,上述3个子区积雪日数异常偏多。(4)在环流机制方面,相对于积雪日数偏少年,秦岭南北积雪日数偏多年1—2月0℃等温线位置偏南,低温环境为增加冰雪物质积累、延缓冰雪消融提供了气温条件;1月区域存...     

RS与GIS支持下的草地雪灾监测试验研究

冬季降雪是影响我国北方草原牧区畜牧业发展的重要因子。在草地雪灾监测和危险性评价过程中，确定积雪区域和积雪深度与牧草高度之间的关系是关键步骤。通过在内蒙古锡林郭勒草原的试验研究，可以认为：应用ＮＯＡＡ／ＡＶＨＲＲ气象卫星资料确定积雪分布范围、应用地面气象站观测的降雪量资料及由ＤＥＭ生成的地形参数确定积雪深 是在较大范围内进行雪灾监测的有效方法。     

阿克苏地区雷暴时空变化特征

 利用阿克苏地区1960—2010年雷暴资料,采用气候倾向率、保证率等气候诊断方法,探讨了阿克苏地区雷暴的时空分布规律、气候变化趋势等。结果表明,阿克苏地区雷暴空间分布表现为西多东少、北多南少,位于该地区西部的乌什县为雷暴多发中心;全区年平均雷暴日数为18.7~52.0 d;阿克苏地区每10 a雷暴日数减少2.8 d;雷暴主要集中在3—11月,7月达到最大值,11月下旬至翌年2月基本无雷暴;80%的保证率下雷暴初日出现在5月中旬至下旬之间,雷暴终日出现在9月下旬至10月中旬之间;阿克苏地区一日当中雷暴主要发生在午后至前半夜,雷暴高峰值出现在16—19时,雷暴平均持续时间在35~47 min,雷暴出现最多的方位是W和N。     

古尔班通古特沙漠积雪覆盖、沙尘天气特征及其相互关系

利用TERRA/MODIS MOD10A2雪盖产品数据和地面观测积雪日数、冻土深度和沙尘天气日数等数据,从不同时间尺度分析古尔班通古特沙漠地表积雪覆盖与沙尘天气的特征及其相互关系。结果表明:①沙尘天气主要发生在4—10月,春季（4—5月）沙尘天气最多,夏秋季逐渐减少。从年际变化看,20世纪80年代前,沙尘天气发生日数呈逐年增加趋势,而积雪日数增减波动较大,二者间关系不明显,80年代后,沙尘天气逐年减少,积雪日数呈波动增加趋势。②冬春季积雪覆盖率、≥1 cm积雪日数、≥5 cm积雪日数、≥10 cm积雪日数与翌年春季沙尘天气发生均呈显著负相关关系,冬春季≥1 cm积雪日数每超过常年平均积雪日数1 d,翌年春季沙尘天气日数则减少4.3 d,而平均冻土深度与沙尘天气呈显著正相关关系。③积雪覆盖使沙漠地表形成冷源性下垫面和近地层逆温层结,增加了大气稳定度,同时春季积雪消融增加了土壤湿度,为荒漠植被生长提供充足的水分,使表层土壤为强风提供沙尘的可能性降低,从而对沙尘天气的发生起到阻碍、消弱作用。     

基于MODIS与AMSR-E数据的中国6大牧区草原积雪遥感监测研究

内蒙古、新疆、西藏、青海、甘肃和四川的草原区这6大牧区是中国重要的畜牧业生产基地,也是雪灾频发的区域,及时、准确地获取6大牧区雪情时空特征对于防灾减灾,指导畜牧业生产有着重要的现实意义。光学遥感与微波遥感各具优缺点,综合运用MODIS和AMSR-E数据构建草原积雪遥感监测模型,以日为监测单元,以旬为多日合成时段,对中国6大牧区在2008年10月上旬至2009年3月下旬间的草原积雪覆盖范围进行监测,并对监测结果进行检验,以此说明MODIS与AMSR-E数据在雪灾监测方面协同监测的可行性,为其他雪盖遥感监测研究提供参考。     

Studies on frozen ground of China

1ThestatusoffrozengroundinChinaBased on previous studies, Zhou and Guo (1982) summarized the distribution characteristics of permafrost in China and indicated that the permafrost area in China is about 215×104 km2, in which about 163.4×104 km2 is on the Tibetan Plateau. After mapping and zonation of frozen ground in 1983, Xu and Wang suggested that the areas of permafrost, seasonally frozen ground and temporal frozen ground in China were 206.8×104 km2, 513.7×104 km2 and 229.1×104 km2 …     

Studies on frozen ground of China

Permafrost in China includes high latitude permafrost in northeastern China, alpine permafrost in northwestern China and high plateau permafrost on the Tibetan Plateau. The high altitude permafrost is about 92% of the total permafrost area in China. The south boundary or lower limit of the seasonally frozen ground is defined in accordance with the 0 oC isothermal line of mean air temperature in January, which is roughly corresponding to the line extending from the Qinling Mountains to the Huaihe River in the east and to the southeast boundary of the Tibetan Plateau in the west. Seasonal frozen ground occurs in large parts of the territory in northern China, including Northeast, North, Northwest China and the Tibetan Plateau except for permafrost regions, and accounting for about 55% of the land area of China. The southern limit of short-term frozen ground generally swings south and north along the 25o northern latitude line, occurring in the wet and warm subtropic monsoon climatic zone. Its area is less than 20% of the land area of China.     

中国冻土研究进展

Permafrost in China includes high latitude permafrost in northeastern China, alpine permafrost in northwestern China and high plateau permafrost on the Tibetan Plateau. The high altitude permafrost is about 92% of the total permafrost area in China. The south boundary or lower limit of the seasonally frozen ground is defined in accordance with the 0 ℃ isothermal line of mean air temperature in January, which is roughly corresponding to the line extending from the Qinling Mountains to the Huaihe River in the east and to the southeast boundary of the Tibetan Plateau in the west. Seasonal frozen ground occurs in large parts of the territory in northern China, including Northeast, North, Northwest China and the Tibetan Plateau except for permafrost regions, and accounting for about 55% of the land area of China. The southern limit of short-term frozen ground generally swings south and north along the 25° northern latitude line, occurring in the wet and warm subtropic monsoon climatic zone. Its area is less than 20% of the land area of China.     

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。     

中国西北地区季节性积雪的性质与结构

中国内陆地区积雪分布十分广泛。根据西北地区大陆性气候条件下形成的“干寒型”积雪的特征 ,对中国天山和阿尔泰山山区的季节性积雪进行了观测与分析。结果表明 ,该区最大积雪深度达 15 2cm(1997) ,积雪层一般由新雪 (或表层凝结霜 )、细粒雪、中粒雪、粗粒雪、松散深霜、聚合深霜层和薄融冻冰层组成。与“湿暖型”积雪相比 ,“干寒型”积雪的性质具有密度小 (新雪的最小密度为 0 .0 4 g/cm3 )、含水率少 (隆冬期 <1% )、温度梯度大(最大可达 - 0 .5 2℃ /cm)、深霜发育层厚等特点 ,并且变质作用以热量交换和雪层压力变质作用为主。据中国科学院天山积雪与雪崩研究站 (43°2 0N ,84°2 9E ,海拔 1776m)的观测资料 ,中国内陆干旱区冬季积雪期雪面太阳辐射通量以负平衡为主 ,新雪雪面反射率达 96 % ,短波辐射在干寒型积雪中的穿透厚度达 2 8cm。春季积雪消融期 ,深霜层厚度可占整个积雪层厚度的 80 %。随着气温的升高 ,雪粒间的键链首先融化 ,使积雪变得松散 ,内聚力、抗压、抗拉和抗剪强度降低 ,积雪含水率也随之增大 ,整个积雪层趋于接近 0℃的等温现象 ,因此 ,春季天山、阿尔泰山等山地全层性湿雪崩频繁发生     

1983-2019年黑龙江省春季土壤湿度时空变化特征及影响因素

春季土壤湿度是影响东北粮食产量和品质的重要因素.在气候变暖的背景下,东北春季土壤湿度如何变化,鲜有研究.本文基于1983-2019年黑龙江省22个农业气象站的土壤湿度和气象观测资料,采用方差分析、突变分析及空间分析等方法,分析20世纪80年代以来黑龙江省春季土壤湿度的时空变化特征及其影响因素.结果 表明:1983-20...     

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。