基于气象观测与IMS遥感数据的中国积雪日数时空变化研究

发布时间：2020-06-20 21:15

【摘要】：积雪是冰冻圈的重要组成部分,在北半球中高纬度地区的冬季有4600万km2左右的面积为积雪所覆盖。积雪的高反射率影响着全球至区域尺度的辐射和能量平衡,是气候变化的重要指示器。随着全球变暖的不断加剧,冰冻圈的变化成为研究者日益关心的议题,联合国政府问气候变化专门委员会(IPCC)发布的全球气候变化第五次评估报告表明,随着二氧化碳浓度的不断升高,全球积雪面积将会持续减少。另外,积雪在其他方面也影响着人类的生活,并可能造成严重的冰雪灾害。中国境内积雪分布广泛,对中国积雪进行时空变化分析是一项很有必要的研究内容。通过分析气象观测数据或遥感数据是研究积雪时空分布的主要手段,这两种手段优缺点并存,并可以实现较好的互补。本文以中国积雪日数变化为核心,利用1952-2010年中国722个气象站的积雪每日深度数据和2007-2014年日际IMS遥感数据从不同的角度对中国积雪的各个参数进行了研究。利用气象站积雪数据主要分析内容有：(1)气象站积雪日数、积雪日数变异系数、连续积雪日数和积雪次数的空间分布以及前三者的Mann-Kendall时空变化趋势。(2)通过计算气象站每月积雪率研究了积雪年内变化,并分析了积雪初终日的时空分布以及变化趋势。(3)积雪日数和积雪初终日的异常年份。(4)气象站积雪日数与温度、降水和北极涛动的相关关系。利用IMS遥感数据研究的主要内容有：(1)IMS遥感数据的精度分析。(2)2007-2014年中国境内以及东北地区、北疆地区和青藏高原的积雪面积变化。(3)对不同分辨率的IMS遥感数据监测的积雪面积进行比较。(4)2007-2014年中国境内的积雪日数分布,并将IMS遥感数据显示的积雪日数与气象站监测的积雪日数进行对比。研究结果显示：(1)我国积雪日数最长的气象站位于东北地区北部、新疆北部和青藏高原东北部巴颜喀拉山地区,但青藏高原气象站与其他地区相比,积雪年内变化显著不同,积雪分布季节性不明显,一些气象站12个月均存在积雪,连续积雪日数较短,积雪次数极多。(2)积雪日数超过10日的气象站中,积雪日数有上升和下降趋势的气象站各半,但是积雪日数下降趋势满足95%显著性的气象站数量比满足相同显著性的上升趋势的气象站多；山东省、长白山地区以及黑龙江北部气象站的积雪日数下降趋势非常明显,青藏高原和东北平原气象站的积雪日数以上升趋势为主。(3)积雪稳定性下降,57%气象站的连续积雪日数有下降的趋势。气象站的积雪期在缩短,除河北东部与辽东半岛之外,其他地区气象站有积雪初日时间均在推迟；而全国绝大多数气象站的积雪终日时间显著提前。(4)60年间有10年出现了积雪日数异常,80年代之前以正异常为主,本世纪之后以负异常为主。另外有8年出现了积雪初日异常,有12年出现了积雪终日异常,近20年的积雪终日异常均为提前异常。(5)全国几乎所有的气象站的积雪日数与降雪量和降雪天数有显著正相关关系；除内蒙古高原地区之外,绝大多数气象站的积雪日数与O℃以下温度日数有显著正相关关系,与积雪期平均温度有显著负相关关系；不同地区积雪日数对北极涛动指数的响应不同,100°E以东地区,随着经度的增加,两者的正相关关系不断减弱,负相关关系不断增强,100°E以西地区则恰好相反。(6)IMS遥感数据的准确率较高,总体正确率可达90%左右,可以独立进行积雪的监测,但可能会高估积雪面积。(7)中国积雪面积年周期性明显,但冬季最大月平均积雪面积浮动较大,浮动范围为300-500万km2。(8)遥感数据比气象观测数据空间内插更能准确地显示全国积雪日数的空间分布,特别在气象站稀少且气象站积雪日数空间自相关指数较低的西部地区,IMS遥感数据与气象观测数据在监测积雪日数方面也有很好的对应关系。
【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P426.635;P407
【图文】：

时间序列,雪冰,遥感,分辨率

４ｋｍ分辨率的ｔｉｆｆ影像数据；２０１４年１２月发布了最新的ｖｌ．３版本数据，分辨率逡逑进一步提高到了邋１ｋｍ，但是截止到目前（２０１５年３月），时间序列过短。本次研逡逑究主要使用的是ｖｌ．２版本４ｋｍ分辨率的ｔｉｆｆ数据。图２．３为ＩＭＳ雪冰产品４ｋｍ逡逑９逡逑

气象站,西部地区,积雪,日数

ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｒｅｇｉｏｎｓ邋（ａ．邋ｅａｓｔｅｒｎ邋ｒｅｇｉｏｎｓ；邋ｂ．邋ｗｅｓｔｅｒｎ邋ｒｅｇｉｏｎｓ）逡逑我国东部地区的积雪日数和韩度之间有较明显的相关关系，随着绅度升高，逡逑积雪日数也随之增加。图３．３邋（ａ）显示了东部气象站积雪日数与缔度之间的分布逡逑规律。有积雪记录的气象站中，绅度最低的为广西省的靖西站，韩度为２３．１３°Ｎ，逡逑在２００３年１月６日记录雪深１邋ｃｍ。北绅２５度北的气象站大多都存在积雪的逡逑记录；北讳３０°与４０°之间的地区，积雪日数基本在３０天Ｗ下，其中河北南部，逡逑山东省与河南省的积雪日数在１０－２０天之间，淮河流域与长江中下游平原的积雪逡逑日数在５－１０天左右，四川盆地地区的积雪日数较少，绝大多数气象站的积雪日逡逑数不超过５天，一些气象站的平均积雪日数不足１天。逡逑我国东北地区积雪日数较长，同时积雪日数的跨度较大，随着绅度的上升，逡逑积雪日数从３０天左右迅速攀升到１５０天Ｗ上。黑龙江与内蒙古北部是全国积雪逡逑日数最多的地区，有６个气象站的积雪日数超过了邋１５０天（阿尔山、图里河、新逡逑林、塔河、呼玛、额尔古纳右旗）

【参考文献】