基于多源遥感数据的中国天山冰川物质平衡变化研究
发布时间：2021-01-07 11:28
冰川物质平衡变化是气候变化和径流响应的桥梁。山岳冰川融水对干旱区河川径流起到了重要的补给和调节作用,对维持区域生态稳定和人类社会发展至关重要。天山是新疆乃至中亚的天然“湿岛”,但山区大部分冰川物质平衡数据匮乏或空白,另外天山区冰川物质平衡模拟研究局限于单条冰川或个别流域,这限制了对天山冰川水资源的细致评估和物质平衡的空间分异等方面研究。本研究基于MOD11C3、TRMM 3B43等多源遥感数据,通过构建气温、降水的OLS空间降尺度模型,精准刻画天山产流区气温和降水的时空变化特征,并以此驱动分布式度日模型,模拟2000—2018a天山冰川的物质平衡变化,进而分析天山各流域冰川物质平衡的时空分异规律及其影响因素,并试图探究冰川融水变化及其对河川径流的补给特征。结果表明:（1）研究期内各流域产流区气温变化各异且均呈升温趋势,其中吐-哈流域、塔里木河流域、伊犁河流域、准噶尔流域的气温倾向率分别为0.47、0.35、0.24、0.21℃/10a。气温垂向变化体现出塔里木河流域和吐-哈流域气温垂直递减率较高,分别为-0.58、-0.57℃/100m;而伊犁河流域和准噶尔流域气温垂直递减率较低,分别...
【文章来源】：石河子大学新疆维吾尔自治区 211工程院校
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
天山地理位置
基于多源遥感数据的中国天山冰川物质平衡变化研究13图2-2MRT数据投影转换和波段提取界面Figure2-2DataprojectionconversionandbandextractioninterfaceoftheMRT（2）SRTM3DEM数据预处理DEM是提取地形参数的基础数据，整个天山面积覆盖面积较广且边界形状多变，需要将多个分幅DEM镶嵌之后进行裁剪，才能得到全幅的天山数字高程数据。镶嵌过程为：ArcToolbox→DataManagementTools→Raster→Rasterdataset→MosaicToNewRaster；裁剪过程为：ArcToolbox→SpatialAnalyst→Extract→ExtractByMask。基于全幅的天山DEM数据进行研究区坡度、坡向提取：ArcToolbox→3DAnalyst→SurfaceAnalysis→Slope/Aspect。（3）气温和降水观测数据预处理实测气温和降水数据的收集整理中细节处理琐碎，关乎研究结果的准确性，将下载的中国地面气候标准日值数据集导入Excel中，并依据数据说明文档整理出已选定台站的气温和降水数据，将缺测值用0替换以免出现极值，因研究所需为月值数据，故建立数据透视表可以快速统计选定台站逐月的平均气温和降水量值。实测气温和降水资料被视为降尺度反演的对象，因此需要将逐月实测数据中再添加经/纬度字段并导入ArcGIS。（4）天山各流域产流区边界区划本文所指流域仅表示冰川所属的二级流域在天山的产流区，主要包括准噶尔流域、伊犁河流域、塔里木河流域和吐鲁番-哈密流域（简称吐-哈流域）。天山边界在当前研究中并无确定的地理边界，但结合中国冰川编目中的天山冰川所属流域、新疆县域行政
基于多源遥感数据的中国天山冰川物质平衡变化研究17图2-3月平均气温和降水反演与实测数据的分布情况Figure2-3Distributionofinversionandmeasureddataoftemperatureandprecipitation气候变化对冰川变化的影响最为直接，气温更加关系到冰川消融，而降水则体现在对冰川补给。同时气温和降水二者变化总是相适应的，气温高时降水多表现为液态形式补给径流，而气温低时降水以固态形式补给冰川。本研究根据气温和降水对物质平衡所发挥的作用，采用度日模型来模拟冰川的物质平衡变化。2.3.2分布式度日模型原理度日模型简化了冰川消融与积累的过程机制，但传统度日模型仅是概念性模型，而分布式模型提升了度日模型中各要素空间特性的表现能力，增强了其物理基础，将冰川区域进行网格划分，并用影响冰川物质平衡变化的一组要素来描述每个网格单元的具体变化，以此来展现了整个冰川物质平衡的空间变化（雒园，2012）。本研究在分布式度日模型建模中，考虑到天山冰川区域范围较广，度日模型所需气温和降水驱动数据的时空尺度较大，在冰川网格划分过程中选择以分辨率250m的网格单元构造了天山冰川覆盖范围的栅格数据。相较而言，分布式度日模型即是通过网格单元来体现物质平衡的空间变化特征，且以此较为细致地表现了冰川物质平衡变化及其影响因素的响应特性。对于冰川与积雪消融来说，某时段内的消融量表示如下（张勇等，2006）:A=D·PDD（2-3）式中：A为某时段内冰川冰与积雪的消融水当量（mmw.e.），D为冰川冰/雪的度日因子（mm·d-1·℃-1），PDD为某时段内的正积温，可通过下式获得（张勇等，2006）：PDD=NNδπ∞TeTTaδdTdt（2-4）式中：假设年内月均气温Tm（℃）呈正态分布，Ta为年平均气温（℃），δ为气
【参考文献】：
期刊论文
[1]祁连山七一冰川物质平衡的时空变化特征[J]. 王盛,姚檀栋,蒲健辰. 自然资源学报. 2020(02)
[2]全球山地冰冻圈变化、影响与适应[J]. 康世昌,郭万钦,钟歆玥,许民. 气候变化研究进展. 2020(02)
[3]“一带一路”区域冰冻圈变化及其对水资源的影响[J]. 康世昌,郭万钦,吴通华,钟歆玥,陈仁升,许民,陈金雷,杨瑞敏. 地球科学进展. 2020(01)
[4]全球变暖背景下青藏高原及周边地区冰川变化的时空格局与趋势及影响[J]. 王宁练,姚檀栋,徐柏青,陈安安,王伟财. 中国科学院院刊. 2019(11)
[5]塔里木河流域水资源动态变化及其趋势分析[J]. 刘华利. 甘肃水利水电技术. 2019(10)
[6]基于多源遥感数据的青藏高原及其周边区域冰川物质平衡变化研究[J]. 周玉杉. 地理与地理信息科学. 2019(04)
[7]Hydrological and water cycle processes of inland river basins in the arid region of Northwest China[J]. CHEN Yaning,LI Baofu,FAN Yuting,SUN Congjian,FANG Gonghuan. Journal of Arid Land. 2019(02)
[8]1972-2016年东天山哈尔里克山地区冰川物质平衡研究[J]. 杨晓辉,赵井东,韩惠. 冰川冻土. 2019(01)
[9]多分辨率地表温度降尺度研究[J]. 曹晨,杨英宝. 现代测绘. 2018(05)
[10]中亚天山山区冰雪变化及其对区域水资源的影响[J]. 邓海军,陈亚宁. 地理学报. 2018(07)
博士论文
[1]玛纳斯河流域产流区水文过程模拟研究[D]. 张正勇.石河子大学 2018
[2]基于多源遥感数据的易贡藏布流域冰川变化与物质平衡研究[D]. 李澜宇.南京大学 2017
硕士论文
[1]山地冰川变化参数的多源遥感提取与分析研究[D]. 张鑫.中国矿业大学 2019
[2]中国西北典型地区空中水资源特征和降水效率研究[D]. 张沛.中国气象科学研究院 2019
[3]1966-2011年欧亚大陆融雪时空变化特征[D]. 王树发.兰州大学 2019
[4]乌鲁木齐河流域冰川物质平衡模拟[D]. 李汶峰.西北师范大学 2016
[5]新疆天山参照冰川物质平衡与气象要素的关系及其模拟[D]. 雒园.西北师范大学 2012
本文编号：2962480
【文章来源】：石河子大学新疆维吾尔自治区 211工程院校
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
天山地理位置
基于多源遥感数据的中国天山冰川物质平衡变化研究13图2-2MRT数据投影转换和波段提取界面Figure2-2DataprojectionconversionandbandextractioninterfaceoftheMRT（2）SRTM3DEM数据预处理DEM是提取地形参数的基础数据，整个天山面积覆盖面积较广且边界形状多变，需要将多个分幅DEM镶嵌之后进行裁剪，才能得到全幅的天山数字高程数据。镶嵌过程为：ArcToolbox→DataManagementTools→Raster→Rasterdataset→MosaicToNewRaster；裁剪过程为：ArcToolbox→SpatialAnalyst→Extract→ExtractByMask。基于全幅的天山DEM数据进行研究区坡度、坡向提取：ArcToolbox→3DAnalyst→SurfaceAnalysis→Slope/Aspect。（3）气温和降水观测数据预处理实测气温和降水数据的收集整理中细节处理琐碎，关乎研究结果的准确性，将下载的中国地面气候标准日值数据集导入Excel中，并依据数据说明文档整理出已选定台站的气温和降水数据，将缺测值用0替换以免出现极值，因研究所需为月值数据，故建立数据透视表可以快速统计选定台站逐月的平均气温和降水量值。实测气温和降水资料被视为降尺度反演的对象，因此需要将逐月实测数据中再添加经/纬度字段并导入ArcGIS。（4）天山各流域产流区边界区划本文所指流域仅表示冰川所属的二级流域在天山的产流区，主要包括准噶尔流域、伊犁河流域、塔里木河流域和吐鲁番-哈密流域（简称吐-哈流域）。天山边界在当前研究中并无确定的地理边界，但结合中国冰川编目中的天山冰川所属流域、新疆县域行政
基于多源遥感数据的中国天山冰川物质平衡变化研究17图2-3月平均气温和降水反演与实测数据的分布情况Figure2-3Distributionofinversionandmeasureddataoftemperatureandprecipitation气候变化对冰川变化的影响最为直接，气温更加关系到冰川消融，而降水则体现在对冰川补给。同时气温和降水二者变化总是相适应的，气温高时降水多表现为液态形式补给径流，而气温低时降水以固态形式补给冰川。本研究根据气温和降水对物质平衡所发挥的作用，采用度日模型来模拟冰川的物质平衡变化。2.3.2分布式度日模型原理度日模型简化了冰川消融与积累的过程机制，但传统度日模型仅是概念性模型，而分布式模型提升了度日模型中各要素空间特性的表现能力，增强了其物理基础，将冰川区域进行网格划分，并用影响冰川物质平衡变化的一组要素来描述每个网格单元的具体变化，以此来展现了整个冰川物质平衡的空间变化（雒园，2012）。本研究在分布式度日模型建模中，考虑到天山冰川区域范围较广，度日模型所需气温和降水驱动数据的时空尺度较大，在冰川网格划分过程中选择以分辨率250m的网格单元构造了天山冰川覆盖范围的栅格数据。相较而言，分布式度日模型即是通过网格单元来体现物质平衡的空间变化特征，且以此较为细致地表现了冰川物质平衡变化及其影响因素的响应特性。对于冰川与积雪消融来说，某时段内的消融量表示如下（张勇等，2006）:A=D·PDD（2-3）式中：A为某时段内冰川冰与积雪的消融水当量（mmw.e.），D为冰川冰/雪的度日因子（mm·d-1·℃-1），PDD为某时段内的正积温，可通过下式获得（张勇等，2006）：PDD=NNδπ∞TeTTaδdTdt（2-4）式中：假设年内月均气温Tm（℃）呈正态分布，Ta为年平均气温（℃），δ为气
【参考文献】：
期刊论文
[1]祁连山七一冰川物质平衡的时空变化特征[J]. 王盛,姚檀栋,蒲健辰. 自然资源学报. 2020(02)
[2]全球山地冰冻圈变化、影响与适应[J]. 康世昌,郭万钦,钟歆玥,许民. 气候变化研究进展. 2020(02)
[3]“一带一路”区域冰冻圈变化及其对水资源的影响[J]. 康世昌,郭万钦,吴通华,钟歆玥,陈仁升,许民,陈金雷,杨瑞敏. 地球科学进展. 2020(01)
[4]全球变暖背景下青藏高原及周边地区冰川变化的时空格局与趋势及影响[J]. 王宁练,姚檀栋,徐柏青,陈安安,王伟财. 中国科学院院刊. 2019(11)
[5]塔里木河流域水资源动态变化及其趋势分析[J]. 刘华利. 甘肃水利水电技术. 2019(10)
[6]基于多源遥感数据的青藏高原及其周边区域冰川物质平衡变化研究[J]. 周玉杉. 地理与地理信息科学. 2019(04)
[7]Hydrological and water cycle processes of inland river basins in the arid region of Northwest China[J]. CHEN Yaning,LI Baofu,FAN Yuting,SUN Congjian,FANG Gonghuan. Journal of Arid Land. 2019(02)
[8]1972-2016年东天山哈尔里克山地区冰川物质平衡研究[J]. 杨晓辉,赵井东,韩惠. 冰川冻土. 2019(01)
[9]多分辨率地表温度降尺度研究[J]. 曹晨,杨英宝. 现代测绘. 2018(05)
[10]中亚天山山区冰雪变化及其对区域水资源的影响[J]. 邓海军,陈亚宁. 地理学报. 2018(07)
博士论文
[1]玛纳斯河流域产流区水文过程模拟研究[D]. 张正勇.石河子大学 2018
[2]基于多源遥感数据的易贡藏布流域冰川变化与物质平衡研究[D]. 李澜宇.南京大学 2017
硕士论文
[1]山地冰川变化参数的多源遥感提取与分析研究[D]. 张鑫.中国矿业大学 2019
[2]中国西北典型地区空中水资源特征和降水效率研究[D]. 张沛.中国气象科学研究院 2019
[3]1966-2011年欧亚大陆融雪时空变化特征[D]. 王树发.兰州大学 2019
[4]乌鲁木齐河流域冰川物质平衡模拟[D]. 李汶峰.西北师范大学 2016
[5]新疆天山参照冰川物质平衡与气象要素的关系及其模拟[D]. 雒园.西北师范大学 2012
本文编号：2962480
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