一种考虑雪粒径变化的积雪面积反演算法

光谱混合分析能够提取亚像元信息,被广泛地应用于遥感影像目标探测之中。本文针对MODIS积雪遥感影像,基于光谱混合分析框架,利用渐进辐射传输模型建立不同粒径大小的雪反射率光谱库,提出了一种考虑端元变化及二次辐射的雪盖面积反演算法。此算法首先利用渐进辐射传输模型建立不同粒径大小积雪的反射率光谱库,然后使用序贯最大角凸锥方法获取植被、土壤与岩石、阴影的光谱库。在建立各种地物反射率光谱库之后,利用均方根误差最小的方法获取最优端元组合。在此基础上,考虑端元独立辐射以及积雪与其它地物的二次辐射过程,利用稀疏光谱混合模型获取积雪面积与雪粒径大小。实验结果表明：此方法能够同时反演雪粒径与积雪面积,反演的雪粒径相比单波段的渐进辐射传输模型小,反演的积雪面积相比MOD10A1产品精度略微提高。     

利用FY-3B MWRI遥感数据反演南极海冰表面积雪厚度

海冰表面积雪厚度是冰冻圈和全球气候系统的重要组成部分,在海洋、海冰和大气的能量传输中起着关键的作用。针对目前缺乏南极海冰表面积雪厚度国产卫星遥感数据产品的问题,本文探索应用FY-3B MWRI被动微波亮温数据开展南极海冰表面积雪厚度的遥感反演研究。结果表明基于2016年FY-3B MWRI 18.7 GHz、36.5 GHz垂直极化亮温及海冰密集度数据,采用Comiso03模型反演的积雪厚度结果较Markus98更好,与AWI2016年部署在威德尔海的浮标(2016S31、2016S37、2016S40)观测的积雪厚度同日同像元对比的偏差为-1.72 cm。FY-3B MWRI反演的2016年南极海冰表面积雪厚度与美国雪冰数据中心发布的GCOM-W1 AMSR-2积雪厚度产品整体上具有较好的一致性(时空平均偏差为-0.11 cm、相关系数为0.90),积累期和稳定期(4—10月)两者差异较小(时空平均偏差为-0.81 cm,相关系数为0.93),消融期(11月—次年3月)差异较大(时空平均偏差为2.76 cm,相关系数为0.85),差异主要分布在威德尔海北部和东南极冰边缘区。开展FY-...     

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，...     

北极多源积雪深度数据对比评估及其对海冰厚度估算的影响

积雪深度是估算海冰厚度重要的参数之一,目前对不同积雪深度产品精度及其可适用范围的评估研究较少,也缺乏系统性的认知。本研究选取了11种北极积雪深度产品,根据产品的不同时间范围,分为2013—2018年和2018—2019年2个评估时间段。根据上述时间段,对比分析了各产品之间的差异性,然后将这些产品与“冰桥行动”和海冰质量平衡浮标的现场观测结果进行了评估。所有产品都显示格陵兰岛和加拿大北极群岛的北部积雪深度较厚,而在东西伯利亚海、拉普捷夫海、喀拉海、巴伦支海沿线区域的积雪深度较薄,不过,部分产品在时空变化上仍存在较大差异。与“冰桥行动”的观测数据对比发现,大部分产品数据雪深都较厚, AMSR2B和IS2/CS2分别在2013—2018年和2018—2019年的评估时间段内差异较小,拟合度较好。与海冰质量平衡浮标的对比结果显示,绝大部分产品数据雪深都较薄,并且差异性较大,其中NESOSIM在整个时期拟合度较好。利用不同产品的积雪深度反演海冰厚度的结果差异显著,与“冰桥行动”观测的海冰厚度对比发现, FY3B/MWRI和IS2/CS2分别在2013—2018年和2018—2019年的评估时间段...     

临清市近40年降雪天气特征分析

通过对1970—2010年临清市降雪及积雪观测资料的统计分析表明：聊城年降雪日数和积雪日数总体呈现波动下降的趋势,但降雪的极端天气出现的概率逐步增大;临清市降雪和积雪主要出现在10月到次年4月之间,12月—次年2月是降雪和积雪多发季节,12月—次年2月降雪日和积雪日分别占全年的75%,82%,其中1月降雪日和积雪日最多...     

一次高空急流背景下江西暴雪过程分析

利用常规观测、人工降雪加密观测资料以及GFS 0.25°×0.25°再分析资料,基于配料法(Ingredients-based Methodology,IM),对2018年12月30日江西北部暴雪过程及降雪强度变化进行了分析.结果表明:高空槽、中低层切变线和高空急流、低空西南和东南急流及地面冷高压共同造成了暴雪过程,暴...     

基于渐近式辐射传输模型的雪面反射率的计算验证

以新疆玛纳斯河流域为研究区,利用渐进式辐射传送模型(ARTM)计算350～2 500 nm光谱波段的雪面反射率.为了验证模型的实用性和有效性,在分析雪面反射率光谱特征的基础上,利用ARTM计算的不同下垫面雪面反射率的计算值与实测值对比分析,分别在下垫面为农田、裸土、草地的环境中对ARTM进行精度验证.结果表明:(1)雪...     

CORS站用于地表环境参数综合监测研究

卫星导航定位连续运行参考站(continuously operating reference stations,CORS)系统作为GNSS与网络通信技术结合发展出的新兴导航定位CORS系统，具有快速高效、高精度、网络化等优点，不仅可以测量地表位置及运动，还可以借助GNSS信号的折射与反射特征监测地表环境参数变化情况.本文提出一种将CORS站用于“积雪深度、土壤湿度、大气水汽、地表形变”的地表环境多参数综合监测体系，用以拓展CORS站在生态环境中的广泛应用.以齐齐哈尔市CORS站BFQE为实验案例，首先获取实验时段中CORS站接收的GNSS观测数据(含信噪比(signal to noise ratio,SNR)数据)、星历数据及气象数据对其进行预处理；其次对重采样的SNR数据采用非线性最小二乘及Lomb-Scargle谱分析方法解译特定时间段的浅层土壤湿度及地表积雪深度；然后通过联测远距离国际地球动力学服务机构站(International GPS Service for Geodynamics,IGS)采用相对定位技术获取测站的地表形变序列与大气水汽序列；最后，结合上述多种地表环境参数...     

华北地区雪密度不同的两次降雪过程对比分析

利用加密降雪观测资料、地面常规观测、FY-2E卫星观测及ERA5再分析资料对华北地区两次融化比存在显著差异的降雪过程其降雪特征、云内垂直热动力结构、降水粒子垂直分布、地面气温和地表温度等进行了对比分析,揭示了热动力垂直结构和水汽条件对降雪过程的雪密度影响.结果表明:融化比较大降雪过程(简称"0103"过程)整层温度偏低...     

2018年1月江苏省两次暴雪过程积雪效率差异及其机理

2018年1月3～5日江苏省第一次暴雪过程中降雪量大、积雪效率偏低，而1月24～28日第二次暴雪过程降雪量小、积雪效率高。基于ERA-Interim再分析资料和中国气象局积雪、近地气温等观测资料，利用等熵大气质量环流理论从温度、水汽条件差异对2018年1月江苏省两次暴雪过程积雪效率差异进行了深入分析。研究表明：（1）第一次过程前期，深厚且强盛的向极地暖支将大量暖空气输送至江苏南部，导致该地区整层增温；第二次过程中，低层强大的向赤道冷支输送使地面温度在整个降雪期间均低于0°C，低温条件使得积雪效率偏高。（2）第一次过程，江苏地区深厚、强盛的水汽质量流入层配合大范围上升运动，将水汽携带至高层产生更大降雪量，低层经向水汽质量输送强，纬向水汽质量流出较弱，使得近地面比湿相应增加，积雪效率偏低；第二次过程，低层深厚的水汽质量流出层不利于水汽在江苏省汇聚，低湿条件利于积雪累积，贡献于偏高的积雪效率。因此，异常强的经向干冷空气质量输送和弱的经向和纬向水汽质量输送引起的低温、低湿环境条件是造成第二次暴雪过程比第一次过程积雪效率偏高的主要原因。积雪效率与温度和湿度空间分布型的对比分析还表明：在相对高温、...