高寒流域同位素径流分割研究进展

径流分割是应用水文学中的一个基本问题,同位素径流分割则是采用同位素进行分割的方法,其应用范围已从产流理论研究拓展至地下水地表水相互作用、生态水文过程等多个领域.评述了高寒流域同位素径流分割方法原理及其应用研究进展,突出其对全球变化的指示意义.详细介绍了雪融水稳定同位素变化特征机理,以及加权平均值(VWA)、即时值(CMW)及径流校正(RunCE)等误差处理方法及其优缺点.最后,阐述了高寒流域同位素径流分割的应用前景,指出同位素径流分割可以与GIS软件等结合拓宽其研究的空间尺度、与水化学及人工试验等方法相结合拓展其研究手段,可以结合高寒流域独特地形研究山区产流机制.     

天山西部季节性积雪密度及含水率的特性分析

利用Snow Fork雪特性分析仪采集积雪物理特性(积雪深度、积雪密度、体积含水率)数据,分析了天山积雪雪崩站稳定积雪期和非稳定积雪期雪物理特性的时间变化特征及其在垂直剖面上的廓线分布.结果表明:1)稳定期积雪深度随时间缓慢减小,体积含水率垂直廓线随积雪深度变化呈单峰曲线,峰值距雪表面约33cm,雪密度垂直廓线为中部大、积雪表层和底部较小;2)非稳定积雪期积雪迅速沉陷,体积含水率相对于雪层温度的变化有滞后效应,滞后时间约为2h,雪密度垂直廓线与稳定期相同.整个非稳定积雪期的日平均雪密度与日平均含水率、日平均温度均呈显著正相关.     

乌鲁木齐河源1号冰川积累区表面雪层演化成冰过程的观测研究

根据天山乌鲁木齐河源1号冰川积累区海拔4 130 m处28个月,每周1次的连续雪层剖面观测,分析研究了雪层厚度、雪层中的污化层、冰片和各种粒雪随时间的演变过程.结果表明:雪层中各种要素的演变受水热条件的影响而呈现明显的季节特征.根据温度、融水渗浸程度及雪层剖面的变化程度,我们将其分成冬季稳定期、夏季剧变期和春秋季波动期分别进行了分析.此外,还对雪层年限与年成冰量等进行了专门讨论.     

南极中山站至内陆冰盖330km剖面表面雪样微粒分布特征及其意义

１９９６～１９９７年,中国首次南极内陆冰盖考察队从中山站深入内陆冰盖３３０ｋｍ,沿途以４ｋｍ的间隔采集表面雪样８４组,对表面雪样的微粒分析表明,该剖面表面雪样中微粒物质的含量随采样点海拔的递升,总体上呈较为明显的递减趋势,在低海拔区域微粒含量变化的波动较大,而在刘海拔区域,微粒含量的变化幅度较小。通过对样品中微粒的粒径分布状况、不同来源微粒所占百分比及其随海拔变化等的进上步研究,可以初步推断,该剖     

Dependence of thermal conductivity of snow on microstructure

A geometrical model, including different geometrical shapes influencing thermal conductivity of snow is proposed. The geometrical model has been assumed to comprise of unit cells having solid (ice) inclusion as an aggregation of spherical, cylindrical or cubical shapes with vertical connection, arranged in a cubic packing. From the geometrical model and one-dimensional heat transfer theory, the effective thermal conductivity has been computed. For this purpose, coupled one-dimensional heat transfer equations have been solved for steady-state condition to account for conduction in ice, conduction in air and latent heat transfer due to water vapour sublimation through air. The model demonstrates the dependency of thermal conductivity on density, grain-spacing, grain contact ratio and temperature. Spherical inclusions give highest conductivity while cubical inclusion estimates lowest value for the same density. Thermal conductivity has been found increasing sharply near to the packing density for all three shapes. Empirical model results and results obtained from existing microstructure based models have also been compared with the present model.     

辽宁雪灾区划及降雪影响预评估

根据1951-2014年辽宁省各市、县降雪灾害造成的经济损失、雪灾出现的频率,多年平均灾损强度及气象灾变指数,计算各市、县的气象灾损值,并依此值作为雪灾灾度指数来进行辽宁降雪灾害区划.利用1951-2014年辽宁省58个国家级气象站降雪日数(日降雪量≥5mm)资料和辽宁省降雪灾情资料,采用统计分析、百分位数等方法研究确定不同灾害分区下不同降雪阈值与降雪影响预评估的关系.结果表明:(1)灾害重度区和灾害中度区主要位于辽宁中部城市群或经济发达区域,雪灾多年平均损失为280万元以上,损失程度较重;灾害轻度区和灾害微度区主要位于辽宁东部山区及辽宁西北部山区,雪灾多年平均损失为68万元以上,损失程度较轻;雪灾对辽宁影响最大的受灾体是公路,其次为设施农业.(2)在业务使用中,应用不同灾害分区降雪致灾阈值与受灾体损毁等级的预评估关系,采用定量降水预报自动判断生成降雪灾害预评估结果,能够客观的实现降雪落区不同、服务重点不同,对提高决策气象服务的针对性具有参考作用.     

基于随机森林算法的青藏高原AMSR2被动微波雪深反演

青藏高原因其复杂的地形地势和和积雪分布使得多种雪深算法未达到理想的精度。基于新一代被动微波数据AMSR2（Advanced Microwave Scanning Radiometer 2）, 应用随机森林算法（Random Forest, RF）将亮温（Brightness Temperature, BT）和亮温差（Brightness Temperature Difference, BTD）作为参数输入, 并将高程和纬度参数引入雪深反演模型中, 经过模拟退火算法进行有效反演因子筛选, 构建了基于随机森林算法的青藏高原雪深反演模型。结果表明： 与AMSR2全球雪深产品相比, 随机森林算法的拟合优度（R²）由0.41提升至0.60, 均方根误差（Root Mean Square Error, RMSE）由7.36 cm降至4.88 cm, 偏差（BIAS）由3.24 cm减小至-0.16 cm, 随机森林雪深反演模型在青藏高原的精度更高; 青藏高原平均海拔超过4 000 m, 当海拔大于青藏高原平均海拔时, 随机森林算法的反演效果最差, 但RMSE仅为3.78 cm, BIAS仅为-0.09 cm; 高原南部（25° ~ 30° N）因其复杂的地势和相对较少的气象站点使得反演效果较差, RMSE为5.94 cm, BIAS为-0.39 cm; 青藏高原的主要土地覆盖类型为草地, 随机森林算法在草地的RMSE约为3 cm, BIAS接近0 cm。     

使用多角度积雪光谱验证渐进辐射传输理论

双向反射分布函数（BRDF,Bidirectional Reflectance Distribution Function）反演作为定量遥感的重要研究方向,其定量化地描述了地表反射的各向异性特点. 传统的积雪BRDF反演主要采用ROSS+LI核,采用贝叶斯概率统计的方法或者采用最小二乘的方法进行求解系数,方法简单可行,但是这些模型对积雪的物理特性定量描述不是太全面. 积雪是一个复杂的体系,众多因素对BRDF影响较大,如雪粒径与雪污化物,传统的ROSS+LI核不能定量地描述这些因素对积雪的BRDF的影响. 渐进辐射传输算法,以其计算简单,运算速度快而不降低辐射传输的精度,被广泛地运用到定量遥感之中. 利用此理论进行积雪BRDF反演及验证,首先进行积雪的雪粒径反演,采用了渐进辐射传输模型建立光谱库;其后确定中心波长1.03 μm作为最佳雪粒径反演波段,同时采用此理论反演了雪污染量;最后利用已有的雪粒径与反演的相对污化物含量进行BRDF重构. 实验表明：基于渐进辐射传输的积雪BRDF具有可行性,精度能够满足生产之用,同时产生的中间产品,如雪粒径、雪污染等,可以广泛地运用于生产实践之中. 通过此方法能够有效地将积雪遥感的雪粒径、雪污染、BRDF串联起来,方便积雪快速定量化描述.     

Remote sensing of mountain snow using active microwave sensors: a review

This work provides an overview of various methods for estimating snow cover and properties in high mountains using remote sensing techniques involving microwaves. Satellite-based remote sensing with its characteristics such as synoptic view, repetitive coverage and uniformity over large areas has great potential for identifying the temporal snow cover. Many sensors have been used in the past with various algorithms and accuracies for this purpose. These methods have been improving with the use of Synthetic Aperture Radar sensors, working in different microwave frequencies, polarisation and acquisition modes. The limitations, advantages and drawbacks are illustrated while error sources and strategies on how to ease their impacts are also reviewed. An extensive list of references, with an emphasis on studies since 1990s, allows the reader to delve into specific topics.     

鲜水河活动断裂带TM图像中雪及其影响的抑制

在利用TM图像研究鲜水河活动断裂带时首先遇到的问题是:大片的积雪在TM图像中经常出现,干扰了图像中有用的地学信息的解译。本文主要探讨利用数字图像处理技术抑制雪等干扰信息的几种有效方法,在鲜水河地区使用这些方法增强了活动断裂带信息,获得了一些新的地质认识。