不同遮蔽条件下季节性积融雪过程差异规律对比研究

寒旱区季节性积雪融雪水文过程对气候与环境变化高度敏感,研究影响季节性积雪积累与融雪过程的关键因素并进行适应性调控,对维护变化环境下流域水安全与水资源可持续利用具有重要意义。通过对新疆天山北坡乌鲁木齐河流域试验区2017年12月-2018年3月不同遮蔽条件下(林冠下、开阔地)季节性积雪层分层物理特性进行试验观测,分别分析积雪期、融雪期雪层分层物理特性及差异特征。结果表明:积融雪期内,林冠下积雪平均深度略小于开阔地,分层积雪中深霜层与粗粒雪层深度比重较大;积雪期内,开阔地分层积雪液态含水率呈单峰型变化,林冠下分层积雪液态含水率自上而下呈均匀递增趋势,融雪期不同遮蔽条件下雪层液态含水率均随雪深垂直廓线变化呈单峰型,峰值集中在细粒雪层;积融雪期分层积雪密度垂直廓线变化特征基本一致,均呈单峰型。     

基于MODIS的积雪时空变化与CMADS气象因子相关性研究——以塔什库尔干河流域为例

积雪是塔什库尔干河流域宝贵的资源,了解流域融雪时空变化规律及其与气象、地形因素的相关关系具有重要意义。基于不同高程带、坡度和坡向的Arc GIS解译积雪覆盖数据和CMADS数据,采用方差分析和Pearson相关性分析等方法,研究不同高程带、坡度和坡向雪盖时空变化规律及其与气象因子的相关关系。结果表明:平均气温、太阳辐射和降水是影响塔什库尔干河流域积雪的主导气象因子,同时还受地形(高程、坡度、坡向)的限制;积雪覆盖率在各地形上存在明显季节差异性及月差异性,积雪覆盖率与气象因子相关度从高到低依次排序为:平均气温太阳辐射降水风速相对湿度,积雪覆盖率与前3个因素存在显著负相关关系,风速次之,与相对湿度的相关性最小。     

1979—2018年雅砻江中上游积雪时空变化及影响因素分析

基于1979—2018年积雪深度卫星数据及同期的格点型降水和气温观测资料,分析了雅砻江中上游积雪时空分布及其影响因子,利用相关分析法分析气候因子与地形因子对积雪深度时空分布的影响及贡献程度,采用趋势分析法研究积雪特征和气候因子的时间变化规律。结果表明:雅砻江中上游降水、气温、高程、坡度和坡向对年均雪深空间分布的贡献率分别为0.218、0.453、0.206、0.080和0.043,气候因子的贡献程度明显高于地形因子;研究区积雪期主要集中在10月至次年5月,年降水量和年均气温呈显著上升趋势,西北部和东南部积雪期变暖现象明显,绝大部分区域年均雪深表现为不明显的减少趋势;积雪深度与降水量的相关系数多为正值,与气温的相关系数均为负值,在区域中下游表现的相关性较强,各影响因子与积雪深度的相关程度由强到弱依次为气温、高程、坡度、降水和坡向。     

松嫩平原黑土区冻融期表层土壤含水量对环境因子时空变化的响应分析

为探究寒区冻融期表层土壤含水量和环境因子时空变化特征,明确环境因子扰动引起区域融化期表层土壤水分的波动情况,以松嫩平原黑土区为研究区,利用2000—2011年遥感和模拟数据产品资料,采用一元线性回归方法分析其时空变化特征,并通过敏感系数和贡献率法计算了环境因子变化对表层土壤含水量的影响。结果表明:研究区在冻融期表层土壤含水量均值变化自东向西依次递减,而多年变化趋势表现为南增北减状态。多年雪深呈增加趋势,气温、地温在积雪累积期呈增加趋势,但融化期回升速率降低。同时,降雨呈降低趋势,导致积雪覆盖时间相应得到延长。而多年春季表层土壤含水量对降雨最为敏感,其它依次为地温、气温和积雪。受空间异质性的影响,研究区南部春季表层土壤含水量对降雨敏感,其北部对积雪敏感;多年地温的负贡献率是导致表层土壤水分变化的主导因子。同时,返浆水在短时间内对表层土壤含水量产生影响,但长时间尺度会被温度因素所掩盖,即温度升高,表层土壤含水量降低。     

丹江口水库蒸发量与气象因子关系分析

为研究丹江口水库水面蒸发量与不同气象因子之间的关系,采用灰色关联分析方法对影响水面蒸发量的主要气象因子进行统计分析,并建立多元线性回归模型。研究结果表明:(1)丹江口水库蒸发站气象因子对水面蒸发量影响大小顺序为:降水量日照水温水汽压气温相对湿度风速气压;(2)采用多元线性回归模型进行蒸发的模拟计算具有较好的精度。研究成果可为分析大中型水库蒸发量与不同气象因子之间的关系提供借鉴。     

基于Logistic方程的多元回归径流预报模型及其应用

以大伙房水库为研究对象,运用主成分分析法提取影响径流变化的综合因子,然后对综合因子进行Logistic方程拟合,最后利用多元线性回归方法建立水库中长期径流预报模型.结果表明,该模型具有较高的模拟精度.     

KM河流域融雪径流与积雪面积-气温关系分析

为更好地探明气候变化下高寒山区积雪的消融规律及其对径流的影响,以及积雪面积、气温、径流之间存在的关系,本文根据2006-2009年的8日合成MODIS积雪产品数据,以及同时期出山口水文站的径流、气温数据,分析了KM河流域的融雪径流特征,定量分析了积雪面积、气温与融雪径流的关系。结果表明:进入3月份,海拔≤2 000 m积雪已经消融完结;在3月10日前后,海拔2 000～3 500 m积雪开始消融,到融雪期末积雪基本消融完结;在4月初,海拔3 500～4 500 m才开始融雪,到融雪期末积雪没有消融完结;海拔≥4 500 m积雪面积在融雪期内变化相对比较稳定。流域各高程带积雪面积与气温都呈抛物线关系,且相关性随高程的上升而减弱。     

中国积雪时空演变特征及其与海气环流因子的时序关联性

积雪时空变化作为表征增暖背景下冰冻圈的重要指标之一,在全球气候变化科学研究中具有重要作用。采用1961—2016年中国545个气象观测站的积雪日数、积雪深度日值数据和3个海气环流因子,通过多种统计方法,诊断中国积雪的时空演变特征及积雪与海气环流因子的时频相关性。结果表明:(1)1961—2016年中国积雪日数和深度在波动中呈缓慢增加趋势,且具有明显的年代分段变化特征。中国积雪日数和深度均具有30a和50a的周期振荡特征,其中积雪深度在1969年发生突变。(2)1961—2016年中国气候态积雪日数和深度具有明显的南低北高的空间分异特征,尤其是东北、内蒙古东部和新疆北部的积雪较多分布。中国积雪多寡具有明显的年代和区域分异特征。(3)在变化趋势上,1961—2016年中国积雪日数在东北和内蒙古东部趋于增多;而积雪深度除上述区域外,在华北、西北和江淮东部也趋于增多。在波动特征上,中国积雪日数和深度在华南南部、云南和四川东部波动较大,其它地区波动相对较小。(4)与海气因子时频关联性上,中国积雪与不同海气因子关联性不同,且与同一因子在不同时段的关联性也有一定差异。     

中国积雪时空演变特征及其与海气环流因子的时序关联性

积雪时空变化作为表征增暖背景下冰冻圈的重要指标之一,在全球气候变化科学研究中具有重要作用。采用1961—2016年中国545个气象观测站的积雪日数、积雪深度日值数据和3个海气环流因子,通过多种统计方法,诊断中国积雪的时空演变特征及积雪与海气环流因子的时频相关性。结果表明:(1)1961—2016年中国积雪日数和深度在波动中呈缓慢增加趋势,且具有明显的年代分段变化特征。中国积雪日数和深度均具有30a和50a的周期振荡特征,其中积雪深度在1969年发生突变。(2)1961—2016年中国气候态积雪日数和深度具有明显的南低北高的空间分异特征,尤其是东北、内蒙古东部和新疆北部的积雪较多分布。中国积雪多寡具有明显的年代和区域分异特征。(3)在变化趋势上,1961—2016年中国积雪日数在东北和内蒙古东部趋于增多;而积雪深度除上述区域外,在华北、西北和江淮东部也趋于增多。在波动特征上,中国积雪日数和深度在华南南部、云南和四川东部波动较大,其它地区波动相对较小。(4)与海气因子时频关联性上,中国积雪与不同海气因子关联性不同,且与同一因子在不同时段的关联性也有一定差异。     

基于经济社会发展水平的延安市水资源承载力分析及预测

选取延安市近十年的总人口、GDP等14项统计资料,利用主成分分析法分析研究了水资源承载力变化的驱动因子和总体趋势,并通过多元线性回归模型,基于经济社会发展目标对2015年和2020年延安市水资源的供需状况进行了预测。结果表明:社会经济状况、农业发展水平和水资源条件是影响承载力变化的三大成分,人口、GDP是主要驱动因子。近十年来水资源承载能力呈逐年下降趋势,随着社会经济的快速发展,2015、2020年仍将缺水0.38、0.46亿m3,水资源承载能力严重不足。     

雪覆盖下冰盖的热力增厚和消融

雪覆盖下冰盖的热力增厚和消融是急需研究的问题,对于冬季降雪频繁地区开河预报、冰凌洪水风险分析具有重要的实用价值。基于雪盖和冰盖的热力条件是准稳态假设,建立了冰盖热力增厚和消融速率与雪厚、冰厚、大气传递给雪面的净热通量和水体传递给冰底面净热通量的函数关系,包括：太阳辐射、反射和透射,雪面和大气的长波辐射,雪面蒸发-对流,河床地温等因素。提出了雪面温度和冰盖垂向温度分布的理论公式及冰盖热力增厚和消融发展过程的数值计算模型。最后,以黑龙江漠河段实测的冰情为例,验证了所提冰盖热力增厚和消融数学模型的实用性,并分析了一些重要参数随时间的变化特点。     

实测冰-水侧向界面热力学融化速率

在融冰期的乌梁素海人工挖凿开敞水域以模拟浮冰-水道系统,连续观测冰-水侧向界面的热力学侧向融化。根据实测数据,分析冰-水侧向界面的形状变化和影响融化速率的因素。结果显示,冰-水侧面中部形状近似直线,下部呈圆弧状,上部受气温影响向内或向外倾斜。气温是影响融化速率的主要因素,平均气温越高,融化速率越大。风速越大融化速率越低,既表现在高风速与低气温往往同时出现,又表现在风速加速了水体蒸发而降低水温。风拖曳表层水体运动,加速迎风侧水体的热量对流,降低水温,降低融化速率;通过二元回归分析建立融化速率、气温和风速之间的关系的相关关系。     

水在雪中下渗的数学模拟

对于融雪水在雪中下渗过程的模拟，虽然已有大量研究，但理论较多，模拟实例很少，边界条件一般也由资料外推而来，而且由于建模中某些参数的简化，使具体应用条件变得模糊。本文在现有理论的基础上，利用全套实测资料对积雪表面融化和融雪水下渗进行了全过程多日模拟，并对模拟结果进行了检验。结果证明，该模型及其具体计算方法在当雪中水流流量大于0.05cm3/cm2/h时完全符合实际水流下渗过程，但低于此值时则不适合。     

面向数字地球科学平台的积雪遥感数据分析系统

季节性积雪是北半球重要的地表覆盖,是全球气候变化的敏感因子之一。卫星遥感可以快速获取大范围积雪面积、雪水当量（雪深）信息,是开展大范围积雪监测的重要手段。由于卫星资料具有多源和海量的特点,为满足其对多源长时间序列数据的管理和分析需求,根据现有遥感数据特点及应用分析特征,结合数字地球科学平台对积雪专题模型的需求,设计和实现了一套积雪遥感数据管理和分析系统。该系统可实现对30多年长时间序列光学和微波积雪遥感参数数据的管理与分析,有效地为全球气候变化研究提供数据支撑。以中分辨率成像光谱仪（MODIS）的积雪产品分析为例,开展了青藏高原积雪时间序列分析研究,结果表明,青藏高原积雪覆盖率具有缓慢增加的趋势。     

雪冰中黑碳的研究进展

黑碳气溶胶是大气气溶胶的一种重要成分,沉降在雪冰中可减小雪冰表面的反照率,影响雪冰的融化过程,导致全球和区域气候变化。黑碳气溶胶沉降在雪冰中产生的辐射强迫效应值得关注。中国是黑碳气溶胶排放大国,雪冰黑碳的问题值得关注。现简要介绍雪冰中黑碳研究的意义,着重综述雪冰中黑碳的来源,历史环境记录,现有的计算雪冰中黑碳对反照率影响的方法以及其辐射强迫效应的研究。对未来雪冰中黑碳的研究进行了展望,提出3点今后需加强研究的内容。     

基于VAR模型的新疆金沟河气象要素与径流关系分析

为探究气候变化下金沟河流域气象要素与径流之间的关系,根据新疆金沟河流域2006-2015年的月平均降水、积雪覆盖率、气温和径流资料,采用VAR模型方法分析了降水、积雪覆盖率、气温变化与径流变化之间的相互响应关系及响应程度。结果表明：降水、积雪覆盖率、气温与径流之间互相影响,但径流对降水、积雪覆盖率和气温的影响范围更大;径流对于降水、积雪覆盖率和气温的冲击响应方向不太一致,而降水、积雪覆盖率和气温对于径流冲击的响应均具有滞后性;通过方差分解可知,除径流自身冲击外,降水、积雪覆盖率和气温对径流变化的贡献程度依次为：气温 > 积雪覆盖率 > 降水,金沟河流域径流的主要影响因素为气温。研究结果可为流域内的各类水文计算提供参考依据。