1979-天山地区积雪量估算及其特征分析.docx

? ? 1979 天山地区积雪量估算及其特征分析 ? ? 朱淑珍，黄法融，冯挺，赵鑫，李兰海，4，5 （1.中国科学院新疆生态与地理研究所荒漠与绿洲生态国家重点实验室，新疆 乌鲁木齐 830011；2.中国科学院伊犁河流域生态系统研究站，新疆 新源 835800；3.中国科学院大学，北京 100049；4.新疆干旱区水循环与水利用重点实验室，新疆 乌鲁木齐 830011；5.中国科学院中亚生态与环境研究中心，新疆 乌鲁木齐 830011；6.南宁师范大学地理与海洋研究院，广西 南宁 530001） 0 引言 积雪是地表覆盖的重要组成部分，是重要的水资源来源，可调节河川径流量，为生态系统可持续发展提供保障，且有益于旅游等发展，为当地带来经济效益［1］。气候变暖背景下，全球积雪覆盖面积呈减少趋势，将影响全球生态环境，并导致经济损失［2］。天山作为中亚水塔，主导了新疆乃至中亚地区的水循环。新疆有近70%的河流发源于天山，天山地区季节性积雪融水是当地河川径流量的重要补给来源，天山地区积雪时空变化将直接影响新疆农牧业生产及生态环境安全［3］。过去半个多世纪，新疆天山山区的气温升高速率高于全球增温速率［4］，因此，在全球气候变化背景下，研究天山地区积雪量变化，对新疆生态保护、水资源安全具有重要意义［5-6］。 近年来，诸多学者利用遥感、实测、气候模式输出等资料，分析了天山地区积雪深度、积雪密度、积雪覆盖面积、积雪初日、积雪日数、积雪量等积雪特征的变化，以及积雪特性与气象、地形等环境因子的关系［7-20］。例如，Feng等［7］利用积雪地面调查资料分析了天山地区不同时期的积雪密度空间分布特征，结果表明积雪密度随海拔上升整体呈增加趋势；基于遥感积雪面积的研究表明［8-13］，近年来天山全区积雪覆盖率略微减少，天山东部、中部积雪覆盖率显著减少，气温是造成天山积雪面积变化的主要因素［12-13］。而基于气候模式的天山山区积雪量研究表明［14-15］，3月积雪量的变化受冷季（11月—次年3月）降水总量变化的控制。 被动微波遥感能够穿透云层和地表，获取积雪深度等积雪参数信息，已有学者利用被动微波遥感对中国主要积雪区（新疆、青藏高原、东北、华北和内蒙古）的积雪深度进行了反演［21-26］。例如，Che等［21］修正了星载微波辐射计SMMR（Scanning Multichannel Microwave Radiometer）、SSM/I（Special Sensor Microwave Imager）在中国区域的系数，获取了中国长时间序列雪深数据集；蒋玲梅等［22］和李长春等［23］利用微波成像仪FY-3B/MWRI（Fengyun 3B Microwave Radiation Imager）资料和土地覆盖数据，反演了中国主要积雪区和新疆不同下垫面的积雪深度；刘洋等［24］利用Sentinel-1数据对新疆巴音布鲁克地区的积雪深度进行了反演。但鲜有学者基于微波遥感反演积雪密度，进而估算区域积雪量的时空分布特征并分析其影响因子。 本研究选择中国天山地区作为研究区，利用微波遥感FY-3B/MWRI资料反演积雪密度，并结合中国长时间序列微波遥感雪深数据，对天山地区的积雪量进行估算，同时对该地区积雪量时空变化的影响因子展开分析，以期为该地区的发展提供数据资料和科技支撑。 1 研究区概况 天山地区是我国三大稳定积雪区之一，也是新疆三大山系中积雪最为丰富的地区。中国境内的天山山脉横亘于新疆维吾尔自治区中部（73°～95° E，38°～45°N），西至喀什，邻近塔吉克斯坦地区，东至哈密市及以南的吐鲁番盆地，东西长约1 700 km［27］，南北宽100～400 km，山区平均海拔4 000 m。本文根据新疆行政区划以及天山南北坡特性，参考Zhang等［28］和Huang等［29］等对天山地区的研究确定本文研究区域，主要包括中国境内天山山区、天山南北坡和吐鲁番盆地（图1），研究区总面积约59×104km2。受西风环流影响，研究区中西部降雪丰富，东部降雪较少。 2 数据与方法 2.1 数据来源与处理 2.1.1 雪深数据 本研究利用的中国长时间序列雪深数据集来源于国家青藏高原科学数据中心（http：///zh-hans/data/df40346a-0202-4ed2-bb07-b65dfcda9368/），该数据集提供1979年1月1日到2020年12月31日中国范围内的逐日积雪深度，空间分辨率为25 km，采用EASE-GRID（Equal-Area Scalable Earth Grid）投影，本文称之为遥感雪深数据，其原始数据是美国国家冰雪数据中心处理的逐日被动微波遥感SMMR、SSM/I和SSMI/S（Special Sensor Microwave I