三江源地区春季流量与积雪的年际变化关系

基于三江源区站点流量资料、中国区域格点降水气温资料及遥感积雪资料,分析了长江、黄河和澜沧江源区春季流量的年际变化及其与降水、积雪、气温的关系。结果表明,1980~2020年三江源地区春季流量年际变化显著,其中5月流量的年际变率最大;三江源地区春季流量受春季雪深影响最大,其中4月、5月流量受雪深、积雪覆盖率、前期累积降水的影响显著,且流量与雪深的正相关性最强,5月流量与雪深相关系数可达0.7以上。进一步分析表明,高原积雪对流量的影响随源区不同流域、春季不同月份呈现一定的差异,其中黄河源区4月、5月流量受4月雪深影响最明显,澜沧江源区4月、5月流量与2~5月的雪深均存在较好关系,而长江源区5月流量则主要与4~5月雪深显著正相关。源区积雪对春季流量的影响也存在一定的海拔依赖性,其中低海拔区域积雪对流量的影响更多体现在春季前期,而黄河源区阿尼玛卿山、长江源区巴颜喀拉山脉及唐古拉山脉等高海拔区域的积雪对流量的影响可以持续到5月。气温作为春季融雪径流的关键因子,主要是通过影响源区前期积雪量、融雪产流过程,进而影响春季流量的异常。本研究结果在深入认识青藏高原气候变化对三江源地区春季流量的影响及过程等方面具有重要意义。

基于积雪数据的HBV模型改进及应用

大渡河流域内站点分布较少,历史观测数据不足,给该地区的融雪径流预报带来困难。基于欧洲中期天气预报中心提供的最新一代高分辨率陆面再分析数据集ERA5-Land,将积雪覆盖率和积雪平均深度引入度日因子雪量计算公式中,对HBV模型的积融雪模块进行改进,以提升融雪径流计算的可靠性。以大渡河上游为研究对象,选取1961—2018年的水文气象资料对模型进行率定和验证,并以2019年为例进行试预报研究。结果表明,通过引入ERA5-Land再分析数据,以及对积融雪模块进行改进,发挥了其在模拟积融雪上的优势,有效提升了融雪径流预报精度,对大渡河流域具有适用性。研究成果可为稀缺资料地区融雪径流模拟预报提供经验。

陆地冰冻圈水文过程的研究现状及展望

在全球变暖的背景下,作为固态淡水资源库的冰冻圈发生剧烈变化,进而直接影响流域水文过程.因此,冰冻圈水文的研究对于流域水资源利用与管理具有重要意义.近年来,冰冻圈普遍呈现退缩趋势,主要表现为:冰川面积减小、物质亏损,冰川径流增加;积雪面积和雪水当量减小,积雪融化时间提前;多年冻土面积减小、活动层增厚、季节性冻土最大冻结深度和冻结时间减小,但是其对径流的影响效应仍然存在争议.目前研究仍存在数据具有较大的不确定性、对冰冻圈水文内在机制的物理过程认识不足,以及缺乏考虑完整冰冻圈要素的系统研究等几个方面的不足.未来关于新型观测技术手段的研发、包含完整冰冻圈水文过程的物理模型的研发及其应用,将是冰冻圈水文学研究的重点.

1979—2021年雅鲁藏布江流域雪深时空特征研究

雅鲁藏布江流域地处高原寒区,研究该地区的积雪时空分布对工程建设和雪灾防治有重要意义。基于1979—2021年中国雪深长时间序列数据集、中国逐月气温与降水量数据集,采用Mann-Kendall趋势分析法和皮尔森相关分析法研究雅江流域的积雪深度特性。结果表明:积雪深度在空间分布上呈现“两端高、中间低”,西部源头处与东北部边缘地区有深厚积雪覆盖;积雪主要分布于海拔4000~5200 m、坡度小于35°范围内,其中最高雪深值分布在约4850 m;1979—2021年平均雪深以0.032 cm/a的速率减少,2017年经历了43年间的最低雪深值,近几年逐渐回升到多年平均水平;年平均气温以约0.024℃/a的速度升高,其与雪深呈现显著负相关性。

祁连山讨赖河流域上游积雪时空分布及其变化研究

积雪是冰冻圈的重要组成部分,在水文循环和能量平衡中起着重要的作用。积雪时空分布及其变化分析是研究内陆河流域出山径流形成、分布及变异的前提。论文以祁连山讨赖河流域上游为研究区,采用降尺度方法获取高分辨率雪深数据,并基于Sen斜率法、敏感性分析和贡献率计算方法,分析2002—2018年间雪深时空变化,揭示积雪对地形及气候等因子的响应规律。结果表明:讨赖河流域上游雪深介于0~2.50 cm之间,变率介于-0.19~0.06 cm·a^(-1)之间,域内雪深减小面积占比68.30%。雪深随海拔的增大而增加,以海拔2 500 m为界发生增减变化,高海拔地区呈减小趋势;雪深随坡度增加则呈先增后减的趋势;各坡向雪深均呈减小态势,西北坡尤为显著。从敏感性均值来看,气温和辐射对雪深具负向抑减效应,降水则具正向促增效应。高海拔区域降水对积雪变化的贡献率相对较大;低海拔河谷地带气温对积雪变化的贡献更为显著。本研究为内陆河流域上游积雪动态研究提供了范例,对出山径流模拟、预测以及流域水资源管理具有一定参考价值。

GNSS反射信号陆面遥感应用综述

全球卫星导航系统(GNSS)发展至今已有半个多世纪,不仅可以为用户提供导航、定位和授时(PNT)服务,还可用于地球遥感,其应用超乎想象.本文基于GNSS反射信号(GNSS-R)的应用,系统介绍了GNSS-R的基本概念和信号特征,重点针对陆面遥感应用进行了综述,并就未来可能的发展方向做出分析,可为GNSS-R的应用提供一个重要的参考.

黄河源区积雪时空变化特征

黄河源区积雪量丰富,积雪变化对黄河水文及生态影响深远。利用国家青藏高原科学数据中心逐日中国雪深长时间序列数据集,对1988—2017年黄河源区平均积雪深度、积雪天数、积雪初日、积雪终日进行了时空变化分析。结果表明:黄河源区积雪变化与海拔相关,海拔越高积雪深度、积雪天数越大,积雪初日越早、积雪终日越晚;平均积雪深度以-0.187 cm/(10 a)的速率在0.01水平呈显著减小趋势,1997年最大(2.7 cm)、2003年最小(0.3 cm);积雪天数以-9.763 d/(10 a)的速率在0.01水平呈显著减小趋势,1992年达到最大值158.8 d、2003年达到最小值62.9 d;积雪初日以1.745 d/(10 a)的速率在0.1水平呈延后趋势,最早出现日期为1992年8月12日,最晚出现日期为2003年11月16日;积雪终日以5.006 d/(10 a)的速率在0.05水平呈明显提前趋势,最早出现日期为2009年3月18日,最晚出现日期为1992年5月2日。

1979-2018年澜沧江乌弄龙流域积雪时空变化及其影响因素

积雪是地表特征的重要参数,其对辐射收支、能量平衡及天气和气候变化有重要影响。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,分析了澜沧江上游乌弄龙流域积雪的时空变化特征及其与气候因子的关系。采用回归分析法分析积雪及气候因子随时间的变化趋势和幅度。利用相关分析法研究降水、气温对积雪的影响及其空间规律。结果表明:流域内降水量、气温和雪深空间分布不均,西北部和东南部积雪深度较大;年降水量和年均气温呈逐年上升趋势,流域各部分上升速度存在明显差异,年均雪深表现为整体下降趋势且主要集中在流域西北部和中部区域;积雪深度与降水量多为正相关,与气温多为负相关,在研究区上游和下游表现的相关性较强。

基于多源数据的三江源区雪灾风险评估

三江源区是青海省雪灾最为严重的地区,对畜牧业影响较大。利用1961—2020年逐日积雪深度气象资料分析了三江源区冬季雪灾时空分布特征,运用MOD10A1积雪遥感数据提取积雪覆盖天数,选择最低气温、雪灾强度及积雪覆盖天数作为致灾因子,高程和坡向作为孕灾环境,地均人口、牲畜存栏及土地利用类型作为承灾体,构建雪灾风险评估模型,并评估三江源区冬季雪灾风险。结果表明:三江源区冬季雪灾呈增加趋势,称多地区最为严重,进入21世纪后雪灾极端性明显加剧;称多、玛多等地因最低气温低、雪灾强度大及积雪覆盖天数多导致致灾因子危险性最高,孕灾环境敏感性自东向西增强,人口及牲畜存栏均在东部地区较多,而草地在中、东部地区广泛分布,因此三江源区以中等承灾体脆弱区为主;基于所选因子建立三江源区冬季雪灾风险评估模型,并进行雪灾风险评估,三江源区中部称多、达日、甘德、同德、泽库及玛沁西部为雪灾风险较高的地区。

天山巩乃斯河流域季节性积雪化学成分特征与时空变化分析

巩乃斯河流域积雪阴、阳离子的空间变化以Ｋ＋＋Ｎａ＋、Ｃａ２＋与ＳＯ２－４和ＨＣＯ－３等离子最明显；Ｋ＋＋Ｎａ＋与ＳＯ２－４、Ｃａ２＋与ＨＣＯ－３变化基本同步．从新降雪阴、阳离子的时间变化上看，隆冬季节积雪深厚范围广，相应离子含量低．调查区积雪对局地人类活动所造成的污染有较明显的记录．

长江黄河源区积雪空间分布与年代际变化

应用长江黄河源区及其周边地区16个气象站逐日积雪资料, 分析了长江黄河源区积雪的空间分布和年代际变化特征. 结果表明： 以巴颜喀拉山主峰为中心的黄河源头和长江源东南部地区是年积雪深度高值中心, 黄河源头以西和五道梁以东的长江源东北部和黄河源西北部广大地区是低值中心. 冬春累积积雪深度占年累积积雪深度的比例＞71.0%, 夏半年（6～9月）对其的贡献小, 但夏半年的积雪日数占年积雪日数的1/3. 曲麻莱达日一线以南地区积雪主要发生在1月份, 以北地区一年有两个高值期： 前冬10～11月和春季3～5月. 长江源和黄河源头地区积雪建立早, 积雪季节长, 结束晚, 消退过程缓慢;而黄河源东部地区, 积雪建立稍晚, 积雪发展比较缓慢, 消退过程迅速. 近40 a来长江黄河源区积雪呈确定的增长态势, 长江源区冬春积雪增长了62.11%, 黄河源区增长了60.18%. 但二者积雪变化位相基本相反, 变化幅度长江源大起大落, 而黄河源比较平缓, 多雪年份出现也不一致. 整个源区20世纪60年代至70年代初为积雪偏少期, 70年代中期至90年代是积雪偏多期. 从20世纪70年代中至80年代末, 积雪明显增加, 90年代积雪增加速度有所放慢, 近40 a江河源区平均冬春累积积雪深度增加了60.95%. 长江源区对整个源区积雪变化起主导作用, 源区平均冬春累积积雪深度变化主要表现长江源的特征.

基于MODIS数据的新疆叶尔羌河流域山区积雪特征分析

科学监测新疆叶尔羌河流域山区积雪面积及其变化特征对该区域的气候研究、雪水资源开发利用、环境灾害预报和生态环境保护等方面有重要意义.利用2000-2012年近13 a的MOD10A2积雪产品提取研究区域内积雪,结合DEM数据分析研究区内积雪面积的动态变化特征.结果显示:新疆叶尔羌河流域山区的积雪面积的年际变化幅度较大,其中,2005年和2009年积雪面积较大,2007年则为典型少雪年;年内变化差异显著,总体上呈现"M"型的特点,12月和3月处于高位,2月和8月处于低谷.叶尔羌河流域山区积雪覆盖率随着海拔的上升逐渐增大,稳定积雪主要分布在海拔5 000 m以上的地区;不同坡向的积雪覆盖率差异比较明显,西北坡、东坡、东北坡的积雪覆盖率比北坡、东南坡、西坡、南坡的积雪覆盖率高,西北坡高达52.8%,南坡仅为20%.叶尔羌河流域山区的积雪面积与气温呈负相关,与降水量呈正相关,积雪面积变化对气温因素更为敏感.

天山乌鲁木齐河源1号冰川pH和电导率记录的现代环境过程

根据天山乌鲁木齐河源地区的一个完整年周期的大气降水样品、１ 号冰川连续雪坑样品及浅冰芯样品的ｐ Ｈ 和电导率资料， 初步探讨冰芯ｐ Ｈ 和电导率记录的形成过程和影响因素结果表明， 降水沉积后的粒雪化过程和成冰作用过程中样品的ｐ Ｈ 和电导率有较大的变化， 但两者之间仍基本保持正相关关系这说明在消融率较大和融水渗浸作用较强的内陆地区， 仍可以根据冰芯的ｐ Ｈ

塔里木河上游地区积雪长期变化趋势及其对径流量的影响

汇入塔里木河的三条主要河流都形成于山区，径流补给主要来自降水。山区冰雪水资源的积累与消融决定着地表径流和地下水的储量。选取位于塔里木河上游地区17个气象台站以及其中的6个源流区山区站44年(1960—2003年)的≥0cm积雪日数、冬季最大积雪深度、夏季降水量和夏季平均温度以及2个水文站(1957—2000)的观测资料，对塔里木河上游地区的积雪进行了分析，并将其与塔里木河主要源流之一的阿克苏河径流量的长期变化趋势进行了对比，发现20世纪60年代以来塔里木河上游区域的积雪有一个弱的上升趋势，但不显著，且变化幅度较大；与此同时，塔里木河主要源流之一的阿克苏河径流量也有一个较为显著的上升趋势，上升率为13．475m^3·s^(-1)·10a^(-1)，并在1993年之后增加更为明显。通过上游最大积雪深度、夏季平均气温和夏季降水量与径流量的回归分析认为，影响径流量的主要因素是夏季降雨量，其次是冬季积雪深度与夏季最高气温。因此，20世纪90年代以来塔里木河上游地区的气候变暖、变湿是塔里木河源流径流保持稳定的一个非常重要的因素之一，说明气象因子在河流径流量中起重要作用。另外，对塔里木河上游地区的积雪深度场的EOF分析结果表明塔里木河上游区域积雪的年空间分布十分稳定，反映了在大气候背景控制下上游区积雪分布的一致性。

长江源区典型流域积雪年变化及其与气温、降水的关系

对长江源区冬克玛底河流域2005年1月-2006年9月积雪空间分布特征、雪盖变化进行了分析，探讨了2005年暖季（5～9月）积雪覆盖与同期气温和降水量之间的关系．结果表明：积雪主要分布在河谷两侧的山坡、山顶、冰川前沿和冰川上，宽广平坦的河谷积雪很少；在暖季，流域降水多、气温较高，积雪主要分布在冰川区．作为一种特殊的下垫面，沼泽化草甸和冻土丘对积雪分布也有较大的影响．从两年的积雪覆盖率变化来看，在降雪少而气温低的1～4月积雪覆盖率变化剧烈；5月份降雪增多，但由于气温也在逐步回升，使得积雪覆盖率还是变化剧烈；10～11月降雪较多而且气温较低使得积雪覆盖率保持在80％以上的覆盖水平；6～8月因气温和地温较高，尽管降水多以固态形式降落，但在地面保留的时间极短，故积雪覆盖面积较小．在暖季（5～9月）降水对积雪覆盖的影响微弱，而温度是流域积雪覆盖变化的主要影响因素．

冬季高原积雪异常与1998年长江洪水关系的分析

冬季青藏高原积雪与我国夏季降水 ,特别是长江流域降水有着一定的相关关系。1 998年长江洪水与冬季高原积雪异常有关 ,这在春夏季 5 0 0 h Pa平均高度场上有相应的反映。但由于受高度场的年际和年代际异常变化的影响 ,使它们之间的关系变得更加复杂。

玛纳斯河流域融雪径流与积雪-气象因子分析

利用雪盖、径流、气象因子数据分析了玛纳斯河流域融雪径流特征及其与积雪-气温-降雨的关系。根据地形、植被和积雪分布特征建立了流域分带体系。以2000-2008年3-6月8日合成MODIS积雪产品(MOD10A2)为基础,插值获取流域分带日均积雪面积数据。根据天山山区气温-降雨的垂直地带性特征,以肯斯瓦特水文站1995-2008年逐日气温、降水数据为数据源,应用DEM递推获取流域分带日均气温、降水数据。定性分析了流域各带气温、降雨和积雪分布特征及其定量相关关系。同时,分析了流域积雪面积和径流的定量关系。结果表明:①低山荒漠草原带3月22号前后,云杉林带4月11号前后,高山高寒草甸带5月14号前后,高山冰雪带6月12号前后气温持续在零度以上;②降水年内分配不均,降水主要集中在夏季,占年降水量的43.39%,春季占28.14%,秋冬季降雨偏少,分别为13.04%和15.24%;③各带积雪面积和气温相关性很高,3-6月各带气温逐渐升高,积雪逐渐融化,除高山冰雪带不完全消融外其余分带积雪在此期间全部消融;高山高寒草甸带和高山冰雪带积雪面积和气温呈线性相关;④流域总的积雪面积和径流散点图显示出很好的幂指数相关;不同年,积雪面积与径流关系呈规律性变化。

基于MODIS数据的玛纳斯河山区雪盖年内变化特征研究

基于2000年～2010年的MODIS/Terra积雪8d合成数据(MOD10A2)与DEM数据,通过计算和分析不同高程带、不同坡向和不同坡度的积雪覆盖率,研究了新疆玛纳斯河山区雪盖的年内变化特征。结果表明:①研究区平均积雪覆盖率最高为一月中旬的67.8%,最低为七月中旬的11.9%,年内变化总体上呈V字型,积雪分布与气温关系密切;②可将研究区雪盖年内分布情况归纳为1600m以下、1600m～3800m和3800m以上共三个高程带,各高程带内雪盖分布的年内变化较为相似,不同高程带则差异明显。从年内波动情况来看,低海拔地区年内波动幅度最大,随着海拔上升,波动幅度逐渐减小;③3800m以下各坡向和坡度地区积雪覆盖率均表现为一月最高,七月最低,四月和十月介于二者之间,而3800m以上地区积雪覆盖率全年最高值则出现在四月和十月;④各坡度和坡向区域雪盖的年内变化与所在高程带的总体情况基本相似,说明坡度和坡向对雪盖分布的影响是在高程影响的基础上产生的。

玛纳斯河流域积雪变化特征及其与气温、降水的关系

利用MODIS积雪资料以及同期气象资料,分析了2000—2009年玛纳斯河流域积雪面积年内、年际变化及其与同期气温和降水的关系,结果表明:玛纳斯河流域积雪面积在4个不同分带上随季节变化各不相同,其中,带1变化最剧烈,受气候影响最为显著;带2、带3积雪的增加和减少都比较平缓;带4受气候影响最小。从年际波动来看,带1积雪面积随季节变化更为明显,带4在四季变化中均较平稳。对整个流域积雪面积与气候资料的相关分析表明:冬季,流域积雪变化对降水更敏感;而春季,气温是影响流域积雪面积变化的更主要的因素。

黑河流域地下水氘过量参数特征

利用δ(18O)和δ(D)资料对黑河流域的冰雪融水、地表水、地下水的氘过量参数(d值)特征的研究结果表明:①黑河流域源区祁连山区冰雪融水的d值特别偏正,为16.0‰~24.8‰;②张掖盆地细土平原浅层地下水的d值(9.0‰~12.0‰)与深层地下水的d值(16.6‰~21.8‰)表现出明显的差异性,指示着不同的补给来源,浅层地下水主要由大气补给,深层地下水反映出冰雪融水补给的特点;酒泉盆地浅层和深层地下水的d值接近(介于15.8‰~19.6‰间),主要以山区冰雪融水和基岩裂隙水补给为主;③额济纳盆地大部分浅层地下水的d值介于2.6‰~8.8‰间,受到了一定程度的蒸发作用,这是干旱地区地下水的特殊特征;④古日乃地区地下水的d值特别偏负,达-30‰左右,这种现象在全球极为罕见;⑤东居延海地区附近的深层承压水的d值(-2.4‰^-1.0‰)也表现出了一定的特殊性,表明该区地下水是在较寒冷的气候条件下形成的;⑥东居延海地表水和天鹅湖湖水的δ(18O)和δ(D)均为正,远大于了海水的氧氘值,而且d值异常偏负,达-55.2‰^-35.8‰,这可能是极度干旱的环境下地表水过度蒸发的结果。研究揭示了流域水循环转化过程中和大气降水、冰雪融水、地表水、地下水之间的相互关系及其作用,为流域水资源管理和生态环境保护提供了有意义的信息。