基于快速多维经验模态分解的北半球冬季近地表气温和积雪覆盖频率变化趋势提取

北极正在以全球平均水平2倍的速度变暖,而北半球中纬度冬季出现明显的变冷趋势。这种异常的气候模式受到广泛关注。使用改进的快速多维经验模态分解方法,提取北半球中纬度近地表气温和积雪覆盖频率的长期趋势和变化率。从累积变化趋势来看,自1990年代开始,亚欧大陆中部地区变冷,西伯利亚高压增强,积雪覆盖频率增大;但从变化速率来看,欧亚大陆中部的快速变冷和积雪覆盖频率的快速增加主要发生在1990—2000年代,之后变率趋缓。因此,随着变化率进一步降低,北半球中纬度冬季的快速变冷可能发展为一个短期而非长期趋势。本研究展示的近地表气温和积雪覆盖频率趋势的演化过程,对探究北半球中纬度变冷的成因有重要意义。

基于FY-3号气象卫星的中国典型积雪覆盖区的时空动态研究

基于风云三号(FY-3)气象卫星的积雪产品数据(snow cover),提出了基于经验模态分解的趋势提取方法,探讨了2010—2019年中国积雪时空动态变化趋势。结果表明:1)中国积雪覆盖频率(Snow Cover Frequency,SCF)具有显著的季节性特征,呈现先增加后减少的特点,每年2月、3月SCF达到当年最大;东北的SCF呈显著下降的年际变化趋势,其他地区变化不大。2)中国整体的积雪覆盖率(Snow Cover Rate,SCR)下降了约1.2%,内蒙古和西藏的SCR下降了约1.5%,其他地区的SCR变化不显著;主要积雪覆盖区的SCR均在2016年发生由增加到减少的转变。

基于MODIS数据的青藏高原积雪时空分布特征分析

利用2000―2014年间获取的MOD10A2积雪产品,结合数字高程模型数据,借助GIS空间分析方法,以积雪覆盖率(snow cover fraction,SCF)为指标,定量分析了青藏高原积雪的整体空间分布特征及高程、坡度和坡向等地形因素对高原积雪时空分布的影响。主要结论有:(1)青藏高原积雪覆盖具有高原周围和中部高大山脉积雪丰富、SCF高,内陆盆地和谷地积雪少、SCF低的特点;(2)海拔越高,SCF越高,积雪持续时间越长,年内变化越稳定;(3)海拔4 000 m以下年内积雪覆盖呈单峰型分布特点,海拔4 000 m以上则为双峰型;(4)SCF最低值在海拔6 000 m以下出现在夏季,而在海拔6 000 m以上则出现在冬季;(5)SCF在不同坡向中,北坡向最高,南坡向最低,东坡和西坡向居中。

祁连山区冬半年积雪分布及变化的遥感研究

利用国家卫星中心提供的1996—2002年冬半年(11月～翌年4月)的旬积雪数据、地面气象站温度和实测积雪数据,以及结合祁连山区DEM数据,研究了同期祁连山区积雪时空分布及其变化特征。结果表明:祁连山区冬半年积雪大多随山脉走向呈带状分布在山脊区,而山谷和南面盆地分布较少;积雪西段最多,东段次之,中段最少。祁连山区不同积雪频率所分布的平均高度的基本趋势为积雪频率越大分布的高度也越高。就不同频率的积雪而言,频率越低所占比例越大,频率越高所占比例越小;总体上祁连山区在1998/1999年冬季积雪达到最小值,在1998/1999年冬季之前呈波动变化,之后呈持续显著增加的趋势,但主要贡献在低频率。对祁连山东、中、西三段而言,东、中两段在1998/1999年冬季前呈减少趋势,1998/1999年冬季后呈增加趋势,东、中两段平均积雪频率变化量很接近;而西段从1996/1997年冬季开始呈缓慢增加的趋势,而且积雪平均出现频率明显要比东、中两段高很多。祁连山东、中、西三段积雪覆盖度随着高度增加而增大,只有中段在1999—2001年随着高度的递增积雪覆盖度增加不明显,变化趋势比较复杂,这可能与中段所受天气系统和地形等的影响比较复杂有关。

近15a青藏高原积雪覆盖时空变化分析

利用MOD10A2积雪产品分析了2000~2014年青藏高原(以下简称高原)积雪面积和覆盖率的时空分布和变化特点。主要结论如下:1近15a高原年平均积雪面积减少趋势不明显,但季节差异很大,秋季积雪面积略显上升趋势,其他3个季节略有减少趋势,其中夏季减少趋势相对较明显;积雪面积变化与同期气温之间存在负相关关系,且与最高气温的关系更为密切;2过去15a高原积雪覆盖率变化趋势的空间差异明显。青海南部至藏北羌塘高原北部及西南喜马拉雅山脉北麓增加趋势较明显,其中青海南部覆盖范围最广,而念青唐古拉山中西段、喜马拉雅山东段、高原东南地势较低区域和西北部存在较明显的减少趋势,其中那曲东南减少最为明显;3高原积雪覆盖率的年际变率空间差异同样很大,总体上与高原平均积雪覆盖分布相似,即高寒内陆和周边的高大山脉及其周边地区是积雪年际差异明显区域,且主要是由春秋两季的年际变率导致的,高原积雪年际变率较大区域是高原主要的牧区和雪灾频发区,是高原积雪监测和防灾减灾的重点地区。

多源数据融合计算积雪覆盖数据集——以美国西北部试验区为例

全面准确地认识积雪动态变化,对制定积雪变化应对措施,合理的进行持续变暖下区域水资源管理,加深全球气候变化科学认识等具有重要意义。作者基于MODIS最新版本的NDSI数据、IMS雪冰数据和192个SNOTEL站点地面积雪观测数据,依据美国西北部积雪特征确定了适于该区域的NDSI积雪判识阈值,针对各数据在不同时间段的积雪判识性能制定了不同的融合规则,提出了多源数据融合算法,得到多源数据融合计算积雪覆盖数据集——以美国西北部试验区(2000-2020)为例。验证结果表明,该融合算法得到的数据不仅较源数据精度有所改善、积雪判识综合性能提高。数据集包括:(1)试验区边界数据;(2)试验区2000-2020年每天的积雪覆盖数据(空间分辨率为500 m)。另附雪深验证点数据。数据集存储格式为.tif、.shp、.xlsx和.txt,共由7,688个数据文件组成,数据量为170 GB(压缩为1个文件,421 MB)。

2001-2020年川西高原积雪时空变化及影响因素分析研究

基于MOD10A2数据对2001-2020年川西高原积雪的时空变化特征及其影响因素进行分析。结果表明:1)川西高原积雪覆盖率(SCP)年内分布呈双峰型周期变化趋势。2)2001-2020年来川西高原SCP整体呈缓慢减少的趋势。3)川西高原积雪覆盖频率(SCF)的空间分布差异明显,SCF随海拔的增高而增长,且迎风坡和阴坡的SCF高于背风坡和阳坡。4)整体上,川西高原SCF与气温总体相关性为负、与降水总体相关性为正。气温对积雪覆盖频率变化的影响更显著。