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天山典型区积雪时段遥感研究

张文博  
【摘要】:山区积雪在全球许多地区的水利用中有重要的作用。在高纬度山区,积雪融水是山区径流的重要组成部分。北疆地域辽阔,冬季降雪丰富,地形复杂,高山带海拔高、气候寒冷潮湿,而南部沙漠地区气候干燥少雪,积雪时段分布不均,监测积雪时段的分布特征对预防由积雪引起的牧区雪灾有重要影响。监测每年的积雪初日和积雪终日以及统计积雪时段及非积雪时段对气候变化有重要的指示作用。同时,积雪时段是山区融雪径流模拟的重要输入参数。因此,本文在“高分辨率对地观测系统”国家科技重大专项课题(E0405/1112/05)“新疆天山中部高分载荷雪冰监测评价”与新疆干旱区水循环与水利用重点实验室开放课题(XJYS0907-2009-04)“天山中段高分辨率卫星雪盖的时空特征分析”项目支撑下,研究天山典型区积雪时段的分布差异。 本文利用MODIS每日积雪产品数据和地面观测资料,探讨天山典型区积雪时段的分布差异。通过基本气象台站资料获取积雪初日、终日、零降雪日和积雪消融日特征,通过与MODIS积雪产品得到的积雪初、终日验证,利用遥感手段得到整个研究区内积雪初日和积雪终日,利用区域积雪面积的变化情况划分积雪时段,得到区域的零降雪日和积雪消融日,并以此为基础探讨研究区内不同地域,不同高度带,不同坡度和坡向积雪时段差异。主要研究内容和结论如下: (1)本文通过对基本气象站的地面观测资料分析,获得研究区内气象站多年平均的积雪初日和积雪终日,通过与MODIS遥感数据资料的印证,两种数据得到的积雪初日和终日信息基本一致。利用地面气象台站的降水和气温数据划分积雪时段,得到气象台站多年的年内零降雪日和积雪消融日,经过MODIS数据资料对气象台站周围区域积雪面积变化进行分析,在积雪时段的不同阶段积雪面积存在差异,并通过这些差异划分研究区积雪时段。 (2)不同高度带的积雪初日和积雪终日变化明显,积雪初日和积雪终日的变化趋势为:随着高度带上升,积雪初日逐渐推后,积雪终日逐渐提前。零降雪日随海拔高度的增加逐渐提前,积雪消融日随海拔高度的增加逐渐推后。 (3)研究区内整体上呈现由西向东、由南向北积雪初日提前,积雪终日延后的趋势。零降雪日中部地区出现较早,其他四个地域的零降雪日无明显区别。积雪消融日西部晚于东部,北部晚于南部。 (4)不同坡向上积雪时段的分布特点为:西北坡、西坡和北坡的积雪初日相对较早,积雪终日较晚;而南坡和东南坡的积雪初日较晚,积雪终日较早。不同坡向的零降雪日变化不明显,但是积雪消融日的变化和积雪终日相似,由南坡向北坡逐渐推后。各坡向的积雪初、终日年际变化一致,2007-2008、2008-2009年积雪期较短。 (5)随着坡度的增加,积雪初日逐渐提前,积雪终日逐渐推后。除坡度极高或极低地区外,积雪初日和终日的年际变化较一致。随着坡度的增加,零降雪日和积雪消融日的界限变得不清楚,至坡度大于40°的坡度带,已经不存在零降雪日与积雪消融日,全年的积雪面积变化较小。 有待进一步完成的研究工作有:首先是研究更适合MODIS积雪产品的去云算法,并且将来利用更长时间序列的遥感资料,研究积雪时段的长时间连续变化趋势;其次是在积雪时段估算,仅利用零降雪日和积雪消融日划分积雪时段的不同阶段,今后可以考虑细化划分方法,得到积雪时段内更细致的积雪变化过程。


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