基于NoSREx实验的积雪演化及微波辐射分析研究

在被动微波雪水当量反演中,积雪物理参数随时间的变化特征影响着反演精度,为理解积雪随时间演化的特征及其对微波辐射亮温的影响,本研究选用2009—2013年北欧积雪实验（Nordic Snow Radar Experiment, NoSREx）积雪地面观测和微波辐射测量数据,通过雪深和温度把雪期分为积累期（10月—次年2月）、稳定期（2—4月）和消融期（4—5月）,发现各个雪期的积雪演化特征为：雪颗粒形状在积累期前期以融态颗粒（Melt Forms, MF）为主,积累期后期和稳定期以圆形颗粒、片状颗粒、深霜为主,消融期以MF为主;整个雪季底层雪粒径从小变大再变小的过程,粒径最大值出现在稳定期的2至3月,约为2.5~4.0 mm,均出现在近地表雪层,而表层粒径较小且较为稳定。通过雪深和微波亮度差（18~37 GHz）的关系分析,表明亮温差在不同雪期对于雪深的依赖关系不同,在积累期和稳定期,雪深变化与亮温差变化具有明显的正相关;在消融期由于积雪融化的影响,其相关性较差;基于多层积雪微波辐射模型（MEMLS）构建了一维微波辐射模拟环境,模拟表明MEMLS模型在3个雪期的垂直极化10.65 GHz和18.7 GHz模拟结果较37 GHz和90 GHz更好;10.65 GHz V极化在入射角为50°且稳定期时,微波亮温模拟均方根误差（RMSE）结果最小,为2.49 K。3个雪期90 GHz模拟结果水平极化优于垂直极化,由于受表层积雪变化影响,90 GHz模拟结果较不稳定,尤其是消融期时,RMSE最小也达到了42.7 K。本研究有助于理解积雪随时间演化的特征及其对微波辐射模拟的影响,表明在被动微波雪水当量反演算法中,针对不同积雪期需要考虑积雪演化动态过程。     

地理新发现——新发现三座海拔八千米以上山峰北大核心CSCD

国际上承认世界八千米以上雪山共有十四座。本文通过直接测量和制图调查,新发现三座八千米以上雪山,使得世界八千米以上雪山达17座。新发现的三座雪山按海拔高度排序,第十五高峰——安娜普尔纳东峰(海拔8 013 m,28°35′42.51″N、83°49′17.63″E),位于尼泊尔境内喜马拉雅山上。第十六高峰——中央峰(海拔8 011 m,35°48′44.05″N、76°33′56.80″E),位于喀喇昆仑山中巴边境线上。第十七高峰——希夏邦马西北峰(海拔8 008 m,28°21′16.54″N、85°46′40.52″E),位于中国境内喜马拉雅山上。     

我国冬季季节性积雪反照率的观测与模拟——以东北地区为例

应用了一种新的模式spectral albedo model for dirty snow,简称SAMDS,研究了不同参数对于积雪反照率的影响,结果表明：在天顶角固定为60°的条件下,新雪的粒径从50 μm增大到800 μm,使其宽波段反照率从0.92减小到0.78;相对于非球形的雪粒,球形雪粒的积雪反照率更低;吸光性颗粒物对光谱反照率的影响主要在可见光和紫外波段。此外,雪粒径的增大能使吸光性颗粒物的光吸收效应增强。结合东北地区的实测数据,我们发现SAMDS模拟的积雪宽波段反照率与实测结果较为一致。同时,SAMDS模式模拟结果表明,在东北地区,积雪中0.1~1 μg·g^-1的黑碳浓度导致积雪宽波段反照率减少2%~8%,造成的瞬时辐射强迫为9~35 W·m^-2。     

1979-2014年东北地区雪深时空变化与大气环流的关系

基于被动微波遥感反演的雪深数据集（1979-2014年）,利用Mann-Kendall检验、R/S分析、相关分析和小波分析等方法研究了东北地区雪深时空变化特征及其与大气环流的关系。结果表明：1979-2014年,东北地区年均雪深总体呈减小趋势,减小速率为-0.084 cm·（10a）^-1。其中,春季雪深减小速率最大,为-0.19 cm·（10a）^-1（P<0.05）,其次是冬季[-0.17 cm·（10a）^-1],而秋季雪深减小速率最小,仅为-0.05 cm·（10a）^-1。空间上,平原区（东北平原和三江平原）与少部分高原区（呼伦贝尔高原西南部）年均雪深呈增大趋势,山地（大、小兴安岭和长白山）与高原大部（内蒙古高原）雪深呈减小趋势,而且雪深增大区域的面积和变化速率均小于雪深减小的地区。东北地区年均雪深变化的Hurst指数为0.85,表明雪深未来减小的持续性很强;同时雪深变化具有22 a的主周期。春秋季雪深变化与东亚槽强度及北半球极涡面积呈显著负相关性,而冬季雪深与北半球副高强度关系密切。     

东北冻土区积雪深度时空变化遥感分析

积雪作为冰冻圈的重要组成部分,对地面有保温作用,在消融时又吸收热量降低地面温度,影响冻土发育,对气候的变化十分敏感。利用微波遥感数据1979-2014年逐日中国雪深长时间序列数据集,采用GIS空间分析和地学统计方法,分析了东北冻土区积雪深度的时空变化规律及其异常变化。结果表明,东北冻土区多年平均雪深为2.92 cm,年平均雪深最高值出现在岛状多年冻土区,最低值出现在季节冻土区。东北冻土区年平均积雪深度变化以减少为主,占区域面积的39.77%,减少速率为0.07 cm·（10a）^-1。东北冻土区年平均积雪深度在1986年发生突变,开始出现减少的趋势,这与气温突变年份较为吻合。受地形和气温变化影响,年平均积雪深度减少的敏感区域主要发生在岛状多年冻土区。气温是影响东北冻土区年平均积雪深度变化最主要的因素,降水量、风速、湿度、日照时数对积雪深度均有影响。季节冻土区积雪深度对气候的敏感性要大于多年冻土区。     

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.     

Estimate the influence of snow grain size and black carbon on albedo

Estimation of the influence of snow grain size and black carbon on albedo is essential in obtaining the accurate albedo. In this paper, field measurement data, including snow grain size, snow depth and...     

Role of Ozone Deposition in the Occurrence of the Spring Maximum

Abstract

A hypothesis has been formulated on the basis of experimental data presented in this article. According to the hypothesis, occurrence of the spring surface ozone maximum at mid-latitudes results from a delay in snow-cover melt. The data were collected at ozone stations in Minsk (Belarus) and Preila (Lithuania). Because the measurements of surface ozone concentration are quite different, despite the close proximity of the stations, a conclusion can be drawn about the significant influence of meteorological parameters on measurements. In addition to a rather subjective and poorly defined parameter—time of snow melt—the difference between the average March temperature and a climatological mean may be treated as a criterion for the presence or absence of the spring ozone maximum.     

2013年湖北省两次降雪过程对比分析

利用常规观测资料、NCEP再分析资料、微波辐射计及多普勒雷达等资料对2013年2月7—8日干雪过程、2月18—19日湿雪过程,从水汽、不稳定、动力及温湿层结方面进行对比分析,得出如下结论：（1）2月7—8日的干雪过程水汽层次浅薄,水汽输送支仅为700 hPa弱西南气流;2月18—19日的湿雪过程水汽充沛,水汽输送支为700 hPa强西南急流和850 hPa 东南气流。（2）干雪过程低层冷平流强,层结稳定。湿雪过程低层暖平流强,冷暖交汇使大气不稳定度增加。（3）干雪过程中弱暖湿气流沿深厚冷空气垫爬升,动力辐合位于中高层,次级环流的形成减弱上升运动。湿雪过程中弱冷空气楔入到强暖湿气流底部,迫使其抬升,形成深厚上升运动区,次级环流的形成增强上升运动。（4）干雪过程整层温度<0℃,700 hPa出现冷性逆温层,-10℃层位于925 hPa附近,水汽密度、液态水含量、整层水汽含量较小;湿雪过程700 hPa出现暖性逆温层,-10℃层位于500 hPa附近,水汽密度、液态水含量、整层水汽含量较大。在上述研究的基础上给出了干、湿雪形成的三维物理模型,该模型从温湿（风）垂直层结上面体现出了干、湿雪形成的主要环境背景差异,对于干、湿雪预报具有一定的参考价值。     

2015年1月大气环流和天气分析

2015年1月大气环流主要特征为：北半球极涡呈偶极型分布,中心气压均较常年偏低。欧亚中高纬环流呈三波型,以纬向环流为主;西太平洋副热带高压和南支槽的强度接近常年平均水平。1月全国平均气温为-3.1℃,较常年同期（-5.0℃）偏高1.9℃,为1961年以来同期最高。全国平均降水量14.4 mm,较常年同期(13.2 mm)偏多气候中心原数据为9.0,但计算为9.1,但分布极不均匀,西南地区、西北地区和华南南部降水偏多,而华北至江南一带则明显偏少,北京等地几乎无降水。月内仅在上旬出现了1次全国范围中等强度冷空气过程,而降水过程有5次。上旬后期,云南等地出现了创历史极值的强雨雪天气,气象干旱得到有效缓解。月末中东部地区出现入冬以来最大范围雨雪过程,贵州等地出现冻雨。中东部月内共出现3次大范围雾 霾天气。