亚洲高山区积雪时空动态及其影响因素研究

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亚洲高山区位于亚洲中部,是以青藏高原为核心及周边部分山系的亚洲高海拔区域,拥有除两极之外最丰富的冰雪储存量,是许多国际性大江大河的发源地。开展亚洲高山区积雪时空动态及其影响因素研究,可为全球气候变化研究、区域水资源管理和经济社会可持续发展提供科学依据,与中国“一带一路”倡议的构想是一致的。本文以亚洲高山区为研究区,以逐日MODIS积雪产品、SRTM数字高程模型数据以及ERA5气象再分析资料等作为研究数据。首先对逐日的MODIS积雪产品(NDSI_Snow_Cover)进行去云处理,得到亚洲高山区逐日无云的MODIS积雪面积比例数据集;在此基础上提取2000–2019年亚洲高山区每一水文年(当年9月1日至翌年8月31日)的积雪日数(Snow cover days,SCD)、季节雪线高度、积雪开始日期(Snow Onset Date,SOD)、积雪结束日期(Snow End Date,SED)和积雪持续日数(Snow Duration Days,SDDs)等积雪参数;然后结合地形地貌特征,系统分析了研究区积雪的时空分布及动态变化趋势;最后结合多种地形因子和气象因子,探讨了积雪动态变化的影响因素得出以下结论:(1)亚洲高山区总体上呈现出四周山地积雪多,而中部腹地积雪少的空间分布格局,高海拔地区的积雪覆盖率较高。在过去的20年中,研究区积雪覆盖面积除了在冬季略有增加,其他季节都表现为减少趋势;SCD呈下降趋势的地区占研究区总面积的33.02%(7.41%为显著下降);SCD呈增加趋势的地区占研究区总面积的31.14%(6.52%为显著增加)。亚洲高山区雪线高度的空间分布呈现出强烈的空间异质性:由青藏高原内部向四周呈环状逐渐降低;西部山区雪线高度较低且等值线较为密集;青藏高原内部区域雪线高度较高且等值线分布相对稀疏,变化较为缓和。(2)亚洲高山区积雪物候空间变化极不均匀,积雪集中分布的高海拔山区SOD较早,SED较晚,SDDs较为持久;而青藏高原内部的西藏自治区和川西地区的SOD较晚,SED较早,SDDs较短。随着海拔的逐步降低,SOD逐渐推迟,SED逐渐提前,SDDs逐渐缩短。20年间,9.6%的区域SOD表现出明显的提前趋势,10.4%的区域显著推迟;15.9%的区域SED显著提前,而仅有8.9%的区域显著推迟;大部分区域SDDs没有显著变化趋势,相对稳定。(3)海拔、坡度和坡向对积雪的动态变化具有重要影响。海拔和坡度越高,积雪覆盖率越高,SOD越早,SED越晚,SDDs越持久。在非季风影响区,北坡的积雪覆盖率大于南坡,而雪线高度明显小于南坡。总体上,亚洲高山区积雪与气候因素存在着明显的相关关系,不同区域内的SOD、SED和SDDs受降水、气温和太阳辐射的影响差异很大,表现出不同的空间格局特征。
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