, 侯书贵, 王叶堂Spatio-temporal variability of winter snow cover over the Tibetan Plateau and its relation to Arctic Oscillation
QINZhengjie, HOUShugui, WANGYetang通讯作者:
收稿日期:2016-11-9
修回日期:2017-02-12
网络出版日期:2017-04-20
版权声明:2017《地理研究》编辑部《地理研究》编辑部
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1 引言
积雪具有高反照率、低热导率的特点。作为冰冻圈的重要组成部分和敏感要素之 一[1],积雪不仅对气候变化具有重要的指示意义[2],还能显著影响地表辐射平衡和水文循环过程[3],进而引起大气热状况和环流运动的变化,对气候产生反馈作用。青藏高原（以下简称高原）素有世界“第三极”之称,平均海拔在4000 m以上,可直接作用于对流层中部,且高原位于中低纬地区,使得高原独特的热力和动力作用对亚洲季风区乃至全球气候产生重要影响[4-6]。高原积雪作为一项特殊的陆面强迫因子,在高原与气候的相互联系中起到重要作用。高原积雪的增加对东亚夏季风具有明显的减弱作用[7],高原冬季多雪可能造成中国东部夏季降水“南涝北旱”的格局[8],高原冬季积雪是中国汛期旱涝预测的一项重要物理因子[9,10]。因此,全面准确地了解高原积雪的时空变化特征,对于探究高原积雪与区域气候相互作用的机理、预测区域气候异常变化有着重要的意义。目前用于研究青藏高原积雪的资料主要分为地面站点资料和卫星遥感资料两种。前者是最早的积雪资料来源,有着较长的时间序列,在研究高原积雪的年际和年代际变化方面具有突出优势。但因高原自然环境恶劣,地面站点的空间分布极不均匀（主要表现为东多西少）,且在积雪广泛分布的山区地面站点极为稀少甚至无台站分布,因此站点资料所反映的高原积雪特征缺乏一定的空间代表性,而使用遥感资料则能弥补这一不足。卫星遥感技术因其宏观、快速、周期性、多尺度、多谱段、多时相等特点在地球系统观测研究方面发挥着巨大优势[11-14]。搭载于Terra和Aqua卫星的MODIS传感器具有较高的光谱分辨率和时空分辨率[15,16],来源于该传感器的一系列积雪产品是目前应用最广泛的积雪遥感资料[17]。Pu等指出MODIS积雪产品在高原的准确率约为90%[18],能够满足高原积雪研究需要。目前利用MODIS资料对高原积雪时空变化的分析已有许多优秀成果[17-23],而多数研究采用的是基于象元的统计分析方法,从气候学角度进行分析的成果并不多见。因此,在充分发挥MODIS资料高分辨率优势的基础上,有必要借助气候统计诊断技术来认识高原积雪的时空变化特征。
近年来,积雪与北极涛动的关系研究逐渐成为热点[24-27]。北极涛动（Arctic Oscillation, AO）最早是由Thompson等提出的[28],是指北半球气压场或其他气候要素场在中纬度和极地地区之间反位相的变化特征,即当北极地区的气压异常偏低时,中纬度地区气压异常偏高,这是AO正位相的表现,反之则为AO负位相。AO用于描述北半球气候变率的主要模态,具有纬向对称性和准正压结构[28]。AO对北半球气候特别是冬季气候具有重要而广泛的影响[29-33]。关于高原积雪与AO的关系,目前也有不少研究成果：You等指出AO指数与高原东部雪深显著正相关[27];Mao等研究了高原雪深年际变化与NAO（AO在北大西洋的表现形式）之间的遥相关[25];Xin等认为在年代际尺度上,冬季NAO的增强使得高原积雪增加,进而导致春季东亚地区的降温[26]。然而以往研究大多基于地面站点资料,且通常将高原视为一个整体来考察高原积雪与AO的关系,没有充分考虑高原积雪的空间差异性。
基于上述现状,选取MODIS积雪范围产品,采用气候统计诊断方法分析高原冬季积雪的时空变化特征,再从大气环流的角度探究高原冬季积雪时空变化特征与AO的关系,以期为深入认识高原积雪的时空变化特征及其成因提供一些新的参考。
2 研究方法与数据来源
采用的积雪资料来源于美国国家冰雪数据中心（NSIDC）网站（http://nsidc.org/data）提供的MODIS/Terra和MODIS/Aqua的8日合成积雪范围产品,即MOD10C2和MYD10C2中的Eight_Day_CMG_Snow_Cover数据集。积雪范围数据以百分比的形式表示,空间分辨率为0.05o×0.05o。用MODIS数据中心提供的MRT软件对数据进行裁剪和重投影。由于MODIS数据是光学遥感数据,难免受到云的干扰,MODIS的8日合成产品通过时间合成的方式,实现了一定的去云效果。在MODIS时间合成的基础上,采用一种简单的去云算法[34]对MODIS/Terra和MODIS/Aqua的数据进行合成,获取新的积雪覆盖率（Snow Cover Fraction, SCF）数据,达到进一步去云的效果,去云计算公式如下：式中：MOD10C2、MYD10C2和MODMYD分别代表MODIS/Terra、MODIS/Aqua以及合成得到的新积雪影像;（i,j）代表积雪影像中任意象元的坐标。
采用欧洲中期天气预报中心（ECWMF）提供的ERA-Interim再分析资料（http://apps.ecmwf.int/datasets/data/interim-full-moda/levtype=sfc/）进行大气环流分析,包括位势高度场、风场、地表温度场和降雪场等。
所用的分析方法包括经验正交函数分解（EOF）、相关分析、一元线性回归分析、合成分析等常用的气候统计诊断方法,North准则用于EOF分解结果的检验,t检验用于相关分析、回归分析以及合成分析的显著性检验。
将25oN~45oN、70oE~105oE范围内海拔高度大于2000 m的区域定义为青藏高原的范围。研究时段为2002-2014年的冬季,并定义当年12月至次年2月为冬季。
3 高原积雪的时空变化特征
2002-2014年青藏高原冬季积雪多年平均空间分布情况如图1a所示。从图1a中可以看出,高原冬季积雪的空间差异非常明显：高原主体西部和东南部为多雪区,高原中部和北部为少雪区。具体来看,高原西部的兴都库什山、喀喇昆仑山以及喜马拉雅山中西段,高原东南部念青唐古拉山、唐古拉山东段、巴颜喀拉山以及川西高原为SCF高值区（70%左右）;藏北高原南部、藏南谷地以及柴达木盆地等为SCF低值区（小于20%）。这与前人利用MODIS或其他资料研究得到的积雪空间分布特征[18,35-37]较为一致,因此,本文通过合成MODIS/Terra和MODIS/Aqua数据得到的SCF产品能够较好地反映高原积雪的空间分布状况。
显示原图|下载原图ZIP|生成PPT图12002-2014年青藏高原冬季积雪覆盖率（SCF）平均值和标准差的空间分布状况
-->Fig. 1Spatial distribution of average and standard deviation of the snow cover fraction (SCF)in winter over the Tibetan Plateau for 2002-2014
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图1b给出了2002-2014年高原冬季SCF标准差的空间分布图,表征高原冬季积雪的年际变异程度。从图中可以看到,SCF标准差的大值区主要位于高原东部的巴颜喀拉山、念青唐古拉山西段、西南部冈底斯山以及西北部帕米尔高原,说明这些区域的积雪较不稳定,年际变异程度大。值得注意的是,高原东部的SCF平均值大值区与标准差大值区基本相一致,这与胡豪然等用站点积雪日数分析得到的结果相类似[38];而在高原西部,SCF标准差大值区的多年平均SCF相对不高（50%左右）,且SCF大值区（80%以上）的积雪年际变异并不明显,说明高原西部积雪大值区多为稳定积雪,与东部的情形略有差异。
为了探究高原冬季积雪的时空变化特征,对2002-2014年高原冬季SCF的距平场进行EOF分解,得到第一模态的方差贡献为17.91%,根据North准则,该模态能够与其他模态显著分离,因此主要对第一模态进行分析。图2a和图2b分别为第一模态的空间型EOF1和相应的时间系数PC1。其中EOF1是EOF分解得到的归一化特征向量乘以特征值的平方根的结果,因此是有单位的空间场[39,40]。根据EOF原理,EOF1正值区与负值区的积雪呈现相反的变化特征,结合相应的时间系数来看,当时间系数越大时,该时刻这种模态就表现得越明显[41]。从第一模态EOF1的空间分布上可以看出（图2a）,高原东部除了川藏交界的河谷地区存在一小范围负值区外,基本上以正值为主,正值大值中心位于阿尼玛卿山、巴颜喀拉山和唐古拉山一带,高原主体的西部和北部边缘则主要为负值区,若干负值中心分散于羌塘高原西南部、喀喇昆仑山、西昆仑山和阿尔金山。值得注意的是,高原冬季积雪EOF1的绝对值大值区与标准差的大值区分布较为一致,这一点在高原东部体现得尤为明显,说明EOF1反映了高原冬季积雪年际变化的典型空间分布特征,EOF1的大值区对应于高原积雪年际变化的主要敏感区。EOF1总体上呈东—西反位相的变化型,说明当高原东部积雪偏多（偏少）时,西部积雪偏少（偏多）,此外,东部正值区的值和区域范围均大于西部负值绝对值区域,东、西反位相变化的界限出现在85°E附近的羌塘高原西部,柯长青等使用其他年代的积雪资料进行EOF分解,也得到相似的空间模态[36,42],说明这种东—西反位相变化的模态确实是高原冬季积雪年际变化的典型模态。
显示原图|下载原图ZIP|生成PPT图22002-2014年青藏高原冬季SCF距平EOF分解第一模态空间分布EOF1和相应的时间系数PC1
-->Fig. 2Spatial distribution of the first empirical orthogonal function (EOF1) of anomalous winter SCF field and corresponding time coefficient series (PC1) over the Tibetan Plateau for 2002-2014
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从第一模态时间系数PC1的时间演变序列上看（图3a）,研究时段内PC1以年际波动为主,其年际变化特征与高原整体SCF的标准化时间序列（图3b）相一致,两者相关系数为0.765,达到0.01的显著性水平,再次证明EOF分解得到的第一模态表征了青藏高原冬季积雪年际变化的主要特征。根据EOF1的空间分布情况,分析高原主要正值区（31oN~37oN、92oE~104oE）（图2a红色方框区域）和负值区（31oN~37oN、76oE~84oE、31oN~37oN）（图2a蓝色方框区域）内的SCF标准化时间序列,发现两者基本呈相反的年际波动状况（图3c、图3d）,相关系数为-0.50,达到了0.1的显著性水平;此外,它们与高原整体平均SCF时间序列（图3b）分别呈显著正相关（r=0.86）和弱的负相关关系（r=-0.18）。以上分析说明,冬季高原东部积雪年际变化与高原整体的年际变化相一致,与西部积雪的年际变化相反,EOF分解第一模态能够体现高原冬季积雪年际变化的主要特征。
显示原图|下载原图ZIP|生成PPT图3SCF_PC1和高原整体、EOF1主要正值区以及EOF1主要负值区平均SCF的时间序列
-->Fig. 3Time series of SCF_PC1 and regional average SCF of entire, major positive and major negative EOF1 area of the Tibetan Plateau
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4 高原冬季积雪与AO的关系
用高原冬季积雪EOF分解第一模态时间系数的标准化序列PC1分别与同期北半球1000 hPa、500 hPa和200 hPa位势高度场进行回归分析,得到的回归系数场反映PC1变化一个单位（即一个标准差）时与之相联系的位势高度场的变化情况。从图4中可以看出,PC1回归的高度场从对流层底部（1000 hPa）到对流层上部（200 hPa）都具有较为一致的空间分布状况：极地及其周围高纬地区为负值中心,北美东部、大西洋以及东亚大陆的中纬度地区存在正值中心,呈纬向对称结构。该结构与AO的正位相（图略）极为相似,且垂直方向上结构相似这一点也与AO准正压结构的特征相吻合。因此,青藏高原冬季积雪的年际变化特征很可能与AO有着密切的联系。
显示原图|下载原图ZIP|生成PPT图4PC1与1000 hPa（a）、500 hPa（b）和200 hPa（c）位势高度场的回归系数分布（等值线）注：深、浅填色分别为显著性水平达到0.01和0.05的区域。
-->Fig. 4Regressed (a) 1000 hPa, (b) 500 hPa and (c) 200 hPa geopotential height field by SCF_PC1
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根据Thompson等的AO定义[28],并参考张若楠等的工作[40],计算AO指数：对2002-2014年冬季北半球热带外1000 hPa、500 hPa以及200 hPa位势高度的标准化距平场进行EOF分解,所得的第一模态时间系数经标准化处理后即为AO指数AOI,分别记为AOI_z1000、AOI_z500和AOI_z200（图5）。垂直方向上三个层次的AOI表现出很高的一致性,互相之间的相关系数均达到了0.01的显著性水平。且PC1与AOI的时间演变情况十分相似（图5）,PC1与三项AOI去趋势化后的相关系数分别为0.76、0.77、0.75,也都达到了0.01的显著性水平。You等研究发现高原东部雪深时间序列与AO指数显著正相关[27],与本文研究的结果一致。因此,从时间演变上看,高原冬季积雪年际变化主要特征与AO之间存在密切的联系,表现为PC1与AOI的显著正相关。
显示原图|下载原图ZIP|生成PPT图5冬季AO指数及PC1时间序列
-->Fig. 5Time series of wintertime AO indices and SCF_PC1
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以AOI_z1000为自变量,高原冬季SCF场为因变量作回归分析。可以看到,AOI_z1000回归的青藏高原SCF场分布状况（图6）与EOF1的空间特征（图2a）十分相似,总体上也呈东—西反位相分布型。显著正值区为唐古拉山、巴颜喀拉山、阿尼玛卿山和祁连山南侧,显著负值区为喜马拉雅山北段、羌塘高原西部、喀喇昆仑山、兴都库什山和阿尔金山,分别与EOF1的正、负绝对值大值区相对应。AOI_z500与AOI_z200回归的SCF场也呈现出相似的分布型（图略）,说明当AO指数偏高（偏低）时,高原东部积雪异常偏多（偏少）,西部积雪异常偏少（偏多）,且东部积雪异常偏多（偏少）的程度比西部积雪异常偏少（偏多）的程度大,这种变化型正好与EOF1相吻合。因此可以认为,在空间格局上,青藏高原冬季积雪年际变化主要特征也与AO密切相关。
显示原图|下载原图ZIP|生成PPT图6AOI_z1000与SCF场的回归系数分布注：黑色实线范围为回归系数通过0.05显著性检验的区域。
-->Fig. 6Regressed SCF field by AOI_z1000
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5 AO影响高原冬季积雪的可能机制
结合目前对AO的认识,AO有可能是影响高原冬季积雪年际变化的主要环流模态。为探究AO影响青藏高原冬季积雪的可能机制,从环流背景的角度探讨AO对青藏高原冬季积雪的影响作用。根据去趋势后的AOI,选取至少有两项AOI绝对值大于0.5个标准差的年份为AOI高（低）值年,得到4个高值年（2006年、2007年、2011年、2014年）和3个低值年（2009年、2010年、2012年）,对高（低）值年的环流状况进行合成分析。由于青藏高原海拔较高,平均高原面接近对流层中部,因此主要讨论500 hPa和200 hPa的情况。图7a和图7b分别给出了冬季北半球500 hPa和200 hPa位势高度场AOI高值年与低值年的合成差,可以看出,500 hPa和200 hPa高度场合成差在中高纬度的空间分布较为一致,极地及其周边地区为负值,以格陵兰为显著负值中心,中纬度地区为接近环状的正值区,其中中纬度大西洋、西欧和中西伯利亚南侧贝加尔湖附近为显著正值中心,表现为AO正位相。500 hPa高度上,欧洲中部55°E附近出现负值与极地的负值中心相连,并向东南发展经西亚伸入高原。据蔡学湛等分析,这种环流异常产生的原因是欧洲东部大槽东移且加深南压,从而在高原上游形成一个宽广的横槽,乌拉尔山附近的高压脊随之偏东加强,使得亚洲中纬度西风环流纬向度加强,进而导致东亚大槽相对变浅减弱,并认为这种环流特征可以看作青藏高原积雪异常的环流信号[43]。这与本文认为AO能够影响高原冬季积雪年际变化的观点一致。200 hPa高度上东亚大槽减弱的情况更为明显,且槽区南部为显著的正值区,槽区北部则为负值,这与胡豪然等研究发现的高原东部多雪年500 hPa高度距平场槽区异常分布状况相似[38,44],说明了AOI高值年正好对应高原东部多雪年。
显示原图|下载原图ZIP|生成PPT图7冬季北半球500 hPa和200 hPa位势高度场AOI高、低值年合成差（等值线）注：阴影区为合成差通过0.05显著性检验的区域。
-->Fig. 7Composite differences of 500 hPa and 200 hPa geopotential height field between high and low AOI years
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根据500 hPa风场合成差（图8a）可以看出,AOI高值年高原南支西风显著增强,绕流作用明显,这一形势容易导致高原南侧的南支槽加深[45],高原东北侧存在以贝加尔湖附近为中心的反气旋异常,表现出弱冬季风的特点,高原东南部出现东南风距平,可能是西太平洋副高加强西伸的结果[44],有利于来自南海和西北太平洋的暖湿气流抬升进入高原,与加深的南支槽配合,营造多雪的环流背景,导致高原东部积雪增加。在200 hPa风场合成差中（图8b）,高原西南侧阿拉伯海附近存在一个较强的反气旋异常,容易导致该区域上空产生相对下沉运动,不利于阿拉伯海的水汽输送至高原西部,且来自中亚的西风比较干燥,造成高原西部少雪的环流背景。AOI低值年的情形正好相反,高原北侧的气旋异常使得西伯利亚的冷空气容易入侵高原西北部,高原西南侧的气旋异常则有利于来自孟加拉湾和阿拉伯海的暖湿气流进入高原西部,更多的冷暖空气在高原西部交汇,促使该区域降雪的增多,高原东部则受到增强的冬季风影响,盛行来自西北的干燥气流,不易发生降雪,从而造成高原东部积雪偏少。
显示原图|下载原图ZIP|生成PPT图8500 hPa和200 hPa风场的AOI高、低值年合成差注：阴影区为合成差通过0.1显著性检验的区域。
-->Fig. 8Composite differences of 500 hPa and 200 hPa wind vectors between high and low AOI years
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进一步分析高原上空沿34°N的垂直—纬向风场（图9a）发现,AOI高值年高原东部自近地面至对流层上部都存在强烈的相对上升运动,有利于降雪的增加,而高原西部除了边缘存在因增强的西风受高原阻挡被迫抬升而产生的上升气流异常以外,近地面主要受相对下沉气流控制,高空则为较平直的西风急流,干燥的相对下沉气流不利于对流活动的发展。高原东部和西部受到相反的相对垂直运动的控制,分界线在90°E附近,这与高原积雪EOF1主要正、负值区的分界线较为一致,且东部相对上升运动比西部相对下沉运动更为强烈,对应了东部积雪正距平大于西部积雪负距平的EOF1空间特征。
显示原图|下载原图ZIP|生成PPT图9沿34oN的垂直—纬向风场、高原降雪场和地表温度场的AOI高、低值年合成差
-->Fig. 9Composite differences of vertical-zonal cross section of wind vectors along 34oN, snowfall and surface temperature on the TP between high and low AOI years
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降雪是影响积雪面积的重要因子,低温则是维持积雪的必要条件,积雪随降雪或降水的增加而增大,随气温的升高而减少[35,40,44,46]。图9b和图9c给出了高原降雪和气温的AOI高、低值年合成差。从图中可以看到,AOI高值年,高原东南部的降雪异常偏多,而高原西北部降雪异常偏少,这与环流背景的分析结果相吻合,同时高原中西部存在气温异常高值中心,偏高的气温不利于积雪的维持,从而导致了该区域积雪的减少。
6 结论
利用MODIS高分辨率积雪资料和ERA-Interim再分析资料,采用气候统计诊断方法,研究了2002-2014年冬季青藏高原积雪覆盖率的时空变化特征,并探讨了高原冬季积雪年际变化特征与北极涛动的关系,结果表明：（1）高原冬季积雪空间分布差异明显,整体表现为四周多、中间少的特点。高原西部的兴都库什山、喀喇昆仑山、喜马拉雅山中西段,以及高原东南部念青唐古拉山、唐古拉山东段、巴颜喀拉山以及川西高原为多雪区;羌塘高原南部、藏南谷地、青海高原以及柴达木盆地等为少雪区。
（2）高原冬季积雪经验正交函数分解的第一模态EOF1在空间上表现为东—西反位相的变化特征。正值中心位于高原东部巴颜喀拉山、唐古拉山,负值中心位于羌塘高原西南部、喀喇昆仑山、西昆仑山和阿尔金山,其时间系数PC1以年际波动为主,与高原整体SCF年际变化时间序列相一致。
（3）高原冬季积雪东—西反位相的年际变化特征与AO具有密切的联系。高原积雪PC1回归的北半球赤道外位势高度场表现为AO正位相,AOI回归的高原积雪场则与高原积雪EOF1空间模态相一致,高原积雪PC1与AOI显著正相关。
（4）AO正位相时,欧洲东部大槽东移且向南加深,乌拉尔山附近的高压脊加强东移至贝加尔湖附近,使得东亚大槽相对减弱,冬季风减弱,同时南支槽加深东移,西太副高加强西伸,有利于来自南海和西北太平洋的暖湿气流抬升进入高原,与加深的南支槽配合,高原东部自近地面至对流层上部都表现为强烈的相对上升运动,造成东部多雪的环流背景,高原西部则受干燥下沉的西风气流控制,不利于降雪产生,同时,高原中西部气温异常偏高,不利于积雪的维持,致使高原西部积雪减少。AO负位相时情况相反,冬季风增强使得西伯利亚冷空气易于从西北部入侵高原,与来自阿拉伯海和孟加拉湾的暖湿气流在高原西部交汇,有利于降雪产生,高原东部则受来自西北的干燥下沉气流控制,不易发生降雪,导致高原积雪东部偏少,西部偏多。
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| [1] | . 介绍了世界气候研究计划(WCRP)/气候与冰冻圈(CliC)计划所代表的国际冰冻圈研究基本特点与未来趋势;分析了我国冰冻圈独特的区域特点,阐明我国冰冻圈是维系干旱区绿洲经济发展和确保寒区生态系统稳定的重要水源保障,其气候效应、环境效应、资源效应和生态效应正日趋显著并广泛地影响到西部生态与环境安全和水资源持续利用,因而不仅具有科学上的重要性,而且具有国家战略需求上的紧迫性。提出未来我国冰冻圈研究应重点加强冰冻圈过程研究、记录研究、冰冻圈与气候模拟、冰冻圈与水资源以及冰冻圈变化的影响、适应与对策综合评估等5个方面的工作,逐步完善并形成我国冰冻圈科学体系。 介绍了世界气候研究计划(WCRP)/气候与冰冻圈(CliC)计划所代表的国际冰冻圈研究基本特点与未来趋势;分析了我国冰冻圈独特的区域特点,阐明我国冰冻圈是维系干旱区绿洲经济发展和确保寒区生态系统稳定的重要水源保障,其气候效应、环境效应、资源效应和生态效应正日趋显著并广泛地影响到西部生态与环境安全和水资源持续利用,因而不仅具有科学上的重要性,而且具有国家战略需求上的紧迫性。提出未来我国冰冻圈研究应重点加强冰冻圈过程研究、记录研究、冰冻圈与气候模拟、冰冻圈与水资源以及冰冻圈变化的影响、适应与对策综合评估等5个方面的工作,逐步完善并形成我国冰冻圈科学体系。 |
| [2] | . 冰冻圈变化及其影响日益显著并受到广泛关注。系统梳理了目前国际冰冻圈科学研究的主要关注热点,认为冰冻圈的变化机理、冰冻圈与气候相互作用、冰冻圈变化的影响与适应等构成了国际冰冻圈科学研究的4大科学问题。冰冻圈变化机理是冰冻圈科学研究的基础领域,冰冻圈与气候相互作用是当前着力加强的重点,冰冻圈变化的影响日益受到关注,但研究基础还较薄弱,冰冻圈变化影响的适应机制是尚处在萌芽状态的研究领域。围绕上述重大科学问题,紧抓冰冻圈变化过程中的动力响应与时空差异性问题,气候模式中冰冻圈过程的精细化描述问题,准确认识影响的时空尺度与程度问题和脆弱性评价方法和指标体系等科学问题,是寻求科学突破的关键。以全球的视野审视冰冻圈的变化过程,从有机耦合的角度探讨气候模式中的冰冻圈过程,以多因素、多过程综合与集成的手段辨析冰冻圈变化的影响,从方法创新上寻求科学评估冰冻圈变化脆弱性及适应性的突破途径,是未来研究的重点。 冰冻圈变化及其影响日益显著并受到广泛关注。系统梳理了目前国际冰冻圈科学研究的主要关注热点,认为冰冻圈的变化机理、冰冻圈与气候相互作用、冰冻圈变化的影响与适应等构成了国际冰冻圈科学研究的4大科学问题。冰冻圈变化机理是冰冻圈科学研究的基础领域,冰冻圈与气候相互作用是当前着力加强的重点,冰冻圈变化的影响日益受到关注,但研究基础还较薄弱,冰冻圈变化影响的适应机制是尚处在萌芽状态的研究领域。围绕上述重大科学问题,紧抓冰冻圈变化过程中的动力响应与时空差异性问题,气候模式中冰冻圈过程的精细化描述问题,准确认识影响的时空尺度与程度问题和脆弱性评价方法和指标体系等科学问题,是寻求科学突破的关键。以全球的视野审视冰冻圈的变化过程,从有机耦合的角度探讨气候模式中的冰冻圈过程,以多因素、多过程综合与集成的手段辨析冰冻圈变化的影响,从方法创新上寻求科学评估冰冻圈变化脆弱性及适应性的突破途径,是未来研究的重点。 |
| [3] | . 冰冻圈是全球气候变化的显著因子和指示器,也是对气候系统影响最直接和最敏感的圈层,在地球气候系统中占据举足轻重的地位。在全球变暖背景下,冰冻圈研究受到前所未有的重视,成为气候系统研究中最活跃的领域之一;冰冻圈变化正在引起的一系列社会经济影响是当前全球变化和可持续发展最为关注的热点之一。文中给出了气候变暖背景下近几十年来全球和中国冰冻圈的变化特征,以及未来可能的变化趋势;着重从气候效应角度,综述了青藏高原和欧亚积雪、北极和南极海冰、冻土与冰川变化对中国气候影响的研究成果;并讨论了中国冰冻圈科学研究的未来发展方向。 冰冻圈是全球气候变化的显著因子和指示器,也是对气候系统影响最直接和最敏感的圈层,在地球气候系统中占据举足轻重的地位。在全球变暖背景下,冰冻圈研究受到前所未有的重视,成为气候系统研究中最活跃的领域之一;冰冻圈变化正在引起的一系列社会经济影响是当前全球变化和可持续发展最为关注的热点之一。文中给出了气候变暖背景下近几十年来全球和中国冰冻圈的变化特征,以及未来可能的变化趋势;着重从气候效应角度,综述了青藏高原和欧亚积雪、北极和南极海冰、冻土与冰川变化对中国气候影响的研究成果;并讨论了中国冰冻圈科学研究的未来发展方向。 |
| [4] | |
| [5] | . 正 本文应用缓变媒质中行星波的传播理论来研究夏季基本气流中定常行星波的三维传播解释夏季北半球大气环流三维遥相关的物理机制。 本文还应用一个包括Rayleigh摩擦、Newton冷却及水平涡旋热力扩散的准地转34层球坐标模式来研究夏季青藏高原热源异常对北半球中、高纬度定常扰动系统的影响。计算结果表明夏季青藏高原上空的热源异常将产生北半球中、高纬度大气环流的异常;若青藏高原上空热源增强就会引起南亚高压增强,我国东北受槽控制而产生冷夏,并且将引起鄂霍茨克海上空高压加强,同时在阿拉斯加将产生槽,这与实际资料所得到的结果一致。 正 本文应用缓变媒质中行星波的传播理论来研究夏季基本气流中定常行星波的三维传播解释夏季北半球大气环流三维遥相关的物理机制。 本文还应用一个包括Rayleigh摩擦、Newton冷却及水平涡旋热力扩散的准地转34层球坐标模式来研究夏季青藏高原热源异常对北半球中、高纬度定常扰动系统的影响。计算结果表明夏季青藏高原上空的热源异常将产生北半球中、高纬度大气环流的异常;若青藏高原上空热源增强就会引起南亚高压增强,我国东北受槽控制而产生冷夏,并且将引起鄂霍茨克海上空高压加强,同时在阿拉斯加将产生槽,这与实际资料所得到的结果一致。 |
| [6] | . 文中回顾了近10a来吴国雄等在青藏高原影响亚洲夏季气候研究方面的最新进展。通过分析东西风交界面的演变证明,由于青藏高原的春季加热,亚洲季风区对流层低层冬季盛行偏东风转变为夏季偏西南风最早发生在孟加拉湾东部,与其相伴随的激烈对流降水出现在其东面。因此孟加拉湾东部至中印半岛西部是亚洲季风最早爆发的地区。同时也指出盛夏伊朗高原和青藏高原加热所激发的同相环流嵌套在欧亚大陆尺度的热力环流中,从而加强了东亚的夏季风,加剧了中西亚的干旱;并通过其所激发的波动对夏季东亚的气候格局产生重要影响。文中还比较了夏季南亚高压的伊朗模态和青藏模态性质的异同及其对亚洲夏季降水异常分布的不同影响。 文中回顾了近10a来吴国雄等在青藏高原影响亚洲夏季气候研究方面的最新进展。通过分析东西风交界面的演变证明,由于青藏高原的春季加热,亚洲季风区对流层低层冬季盛行偏东风转变为夏季偏西南风最早发生在孟加拉湾东部,与其相伴随的激烈对流降水出现在其东面。因此孟加拉湾东部至中印半岛西部是亚洲季风最早爆发的地区。同时也指出盛夏伊朗高原和青藏高原加热所激发的同相环流嵌套在欧亚大陆尺度的热力环流中,从而加强了东亚的夏季风,加剧了中西亚的干旱;并通过其所激发的波动对夏季东亚的气候格局产生重要影响。文中还比较了夏季南亚高压的伊朗模态和青藏模态性质的异同及其对亚洲夏季降水异常分布的不同影响。 |
| [7] | . 利用ＳＶＤ等方面对青藏高原积雪与中国区域降水的关系作了诊断分析。并用区域气候模式 （ＲｅｇＣＭ２）对高原积雪的气候效应进行了模拟。结果表明：青藏高原积雪对中国夏季风气候的影响是显著的。积雪的增加会明显减弱亚洲夏季风的强度，使华 南的降水减少，江淮流域的降水增多。高原冬季积雪深度的增加，比积雪面积的扩大和春季积雪深度的增加对后期气候的影响更大。 利用ＳＶＤ等方面对青藏高原积雪与中国区域降水的关系作了诊断分析。并用区域气候模式 （ＲｅｇＣＭ２）对高原积雪的气候效应进行了模拟。结果表明：青藏高原积雪对中国夏季风气候的影响是显著的。积雪的增加会明显减弱亚洲夏季风的强度，使华 南的降水减少，江淮流域的降水增多。高原冬季积雪深度的增加，比积雪面积的扩大和春季积雪深度的增加对后期气候的影响更大。 |
| [8] | . 利用区域气候模式(NCC_RegCM1.0)对青藏高原前冬积雪对次年夏季中国降水的影响进行了数值模拟研究,所得结果与实际观测的积雪和降水的关系较为吻合,即长江流域、新疆地区夏季多雨,华北和华南少雨,这与我国最近二十年来维持的"南涝北旱"雨型较为一致。因此,可以认为青藏高原冬季多雪,是引起中国东部夏季降水出现"南涝北旱"的一个重要原因。本文揭示了青藏高原冬季积雪影响我国夏季降水的可能物理机制。青藏高原冬季多雪,会导致青藏高原地面感热热源减弱,这种热源的减弱在冬季导致冬季风偏强,可以影响到我国华南、西南及孟加拉湾地区。同时,由于高原热源的减弱可持续到夏季,成为东亚夏季风和南亚夏季风减弱的一个原因。在积雪初期,地面反射通量的增加起了主要作用;在积雪融化后,"湿土壤"在延长高原积雪对天气气候的影响过程中起了重要作用。初期的反射通量增加减少了太阳辐射的吸收、融雪时的融化吸热,以及后期的湿土壤与大气的长期相互作用,作为异常冷源,减弱了春夏季高原热源,是高原冬季积雪影响夏季风并进而影响我国夏季降水的主要机理。本文的模拟结果表明,青藏高原冬季积雪的显著影响时效可以一直持续到6月份。 利用区域气候模式(NCC_RegCM1.0)对青藏高原前冬积雪对次年夏季中国降水的影响进行了数值模拟研究,所得结果与实际观测的积雪和降水的关系较为吻合,即长江流域、新疆地区夏季多雨,华北和华南少雨,这与我国最近二十年来维持的"南涝北旱"雨型较为一致。因此,可以认为青藏高原冬季多雪,是引起中国东部夏季降水出现"南涝北旱"的一个重要原因。本文揭示了青藏高原冬季积雪影响我国夏季降水的可能物理机制。青藏高原冬季多雪,会导致青藏高原地面感热热源减弱,这种热源的减弱在冬季导致冬季风偏强,可以影响到我国华南、西南及孟加拉湾地区。同时,由于高原热源的减弱可持续到夏季,成为东亚夏季风和南亚夏季风减弱的一个原因。在积雪初期,地面反射通量的增加起了主要作用;在积雪融化后,"湿土壤"在延长高原积雪对天气气候的影响过程中起了重要作用。初期的反射通量增加减少了太阳辐射的吸收、融雪时的融化吸热,以及后期的湿土壤与大气的长期相互作用,作为异常冷源,减弱了春夏季高原热源,是高原冬季积雪影响夏季风并进而影响我国夏季降水的主要机理。本文的模拟结果表明,青藏高原冬季积雪的显著影响时效可以一直持续到6月份。 |
| [9] | . 通过高原积雪和欧亚积雪与我国夏季降水的相关分析和统计检验 ,表明冬春季雪盖对我国夏季旱涝有重要的影响 ,虽然冬季和春季雪盖与我国夏季降水的相关分布存在差异 ,总趋势大致相仿。但是 ,冬春季高原积雪和欧亚积雪与我国夏季降水的相关分布基本是相反的 ,其中高原积雪与长江中下游和西北东部地区夏季降水为正相关 ,欧亚积雪与东北和华北东部以及西南地区降水为正相关。冬季高原积雪异常偏多时 ,长江流域夏季易发生洪涝 ,这也是汛期降水预测中的一个重要信号。 通过高原积雪和欧亚积雪与我国夏季降水的相关分析和统计检验 ,表明冬春季雪盖对我国夏季旱涝有重要的影响 ,虽然冬季和春季雪盖与我国夏季降水的相关分布存在差异 ,总趋势大致相仿。但是 ,冬春季高原积雪和欧亚积雪与我国夏季降水的相关分布基本是相反的 ,其中高原积雪与长江中下游和西北东部地区夏季降水为正相关 ,欧亚积雪与东北和华北东部以及西南地区降水为正相关。冬季高原积雪异常偏多时 ,长江流域夏季易发生洪涝 ,这也是汛期降水预测中的一个重要信号。 |
| [10] | . 应用华南25个站1954～1998年4～6月降水量资料以及有关青藏高原雪盖异常年份资料和东亚季风强度指数,通过典型旱涝年前期对比诊断与相关分析,指出青藏高原雪盖对华南前汛期降水的影响相当显著,前冬春多(少)雪年有利于前汛期雨涝(干旱);典型旱、涝年前冬500 hPa中高纬环流特征显然不同,主要表现在典型旱(涝)年北半球极涡强度显著偏弱(强)、东亚大槽强度偏强(弱);东亚季风,特别是冬季风的强弱变化,对前汛期降水具有较强的指示意义.同时还发现,在青藏高原西侧的伊朗高原及邻近地区冬季500 hPa高度升降变化,可作为华南前汛期降水一个强的前期征兆信号. 应用华南25个站1954～1998年4～6月降水量资料以及有关青藏高原雪盖异常年份资料和东亚季风强度指数,通过典型旱涝年前期对比诊断与相关分析,指出青藏高原雪盖对华南前汛期降水的影响相当显著,前冬春多(少)雪年有利于前汛期雨涝(干旱);典型旱、涝年前冬500 hPa中高纬环流特征显然不同,主要表现在典型旱(涝)年北半球极涡强度显著偏弱(强)、东亚大槽强度偏强(弱);东亚季风,特别是冬季风的强弱变化,对前汛期降水具有较强的指示意义.同时还发现,在青藏高原西侧的伊朗高原及邻近地区冬季500 hPa高度升降变化,可作为华南前汛期降水一个强的前期征兆信号. |
| [11] | . 简要讨论了积雪遥感研究的现状，主要包括常用传感器的物理参数及其可行性和局限性，云和雪的区分技术，雪盖面积和积雪深度的提取，雪水当量换算以及积雪遥感在融雪径流模拟、雪灾监测与评价、积雪对气候变化的影响研究等方面的应用。并对积雪遥感研究的发展趋势做了简要的分析与展望。 简要讨论了积雪遥感研究的现状，主要包括常用传感器的物理参数及其可行性和局限性，云和雪的区分技术，雪盖面积和积雪深度的提取，雪水当量换算以及积雪遥感在融雪径流模拟、雪灾监测与评价、积雪对气候变化的影响研究等方面的应用。并对积雪遥感研究的发展趋势做了简要的分析与展望。 |
| [12] | . 作为世界第三极的青藏高原,其巨大的块体产生了显著的夏季增温作用,对亚洲乃至全球气候都具有重大影响。但由于高原自然条件严酷,山区气象观测台站很少,气象资料极度匮乏;如果依靠台站数据进行空间插值获得高原气温的空间分布数据,会由于插值点过少而产生较大误差并可能掩盖一些空间信息,因而难以全面反映高原气温的空间分布规律。利用基于MODIS地表温度数据估算的青藏高原气温数据,详细分析各月气温及重要等温线的空间分布格局,并结合林线和雪线数据,初步探讨了高原气温空间分布格局对高原地理生态格局的重要影响。研究表明①等温线的海拔高度自高原东北部、东部边缘向内部逐渐升高,等温线在高原内部比东部边缘高500~2000m,表明相同海拔高度上气温自边缘向高原内部逐渐升高。②高原西北部的羌塘高原、可可西里为高原的寒冷区,全年有7个月的气温低于0℃,3~4个月的气温低于-10℃;青藏高原南部（喜马拉雅山北坡—冈底斯山南坡）和中部（冈底斯山北坡—唐古拉山南坡）是高原的温暖区,全年有5个月的气温能达到5~10℃,有3个月的气温能超过10℃,尤其是拉萨—林芝—左贡一带在3500~4000m以下的地区最冷月均温也能高于0℃。③北半球最高雪线和林线分别分布于高原的西南部和东南部,表明高原气温空间分布特征对本地的地理生态格局具有重要影响。 作为世界第三极的青藏高原,其巨大的块体产生了显著的夏季增温作用,对亚洲乃至全球气候都具有重大影响。但由于高原自然条件严酷,山区气象观测台站很少,气象资料极度匮乏;如果依靠台站数据进行空间插值获得高原气温的空间分布数据,会由于插值点过少而产生较大误差并可能掩盖一些空间信息,因而难以全面反映高原气温的空间分布规律。利用基于MODIS地表温度数据估算的青藏高原气温数据,详细分析各月气温及重要等温线的空间分布格局,并结合林线和雪线数据,初步探讨了高原气温空间分布格局对高原地理生态格局的重要影响。研究表明①等温线的海拔高度自高原东北部、东部边缘向内部逐渐升高,等温线在高原内部比东部边缘高500~2000m,表明相同海拔高度上气温自边缘向高原内部逐渐升高。②高原西北部的羌塘高原、可可西里为高原的寒冷区,全年有7个月的气温低于0℃,3~4个月的气温低于-10℃;青藏高原南部（喜马拉雅山北坡—冈底斯山南坡）和中部（冈底斯山北坡—唐古拉山南坡）是高原的温暖区,全年有5个月的气温能达到5~10℃,有3个月的气温能超过10℃,尤其是拉萨—林芝—左贡一带在3500~4000m以下的地区最冷月均温也能高于0℃。③北半球最高雪线和林线分别分布于高原的西南部和东南部,表明高原气温空间分布特征对本地的地理生态格局具有重要影响。 |
| [13] | . 以木孜塔格峰地区为研究区,从不同坡度、坡向的样方内测量雪深和 采集光谱,通过分析归一化差分雪盖指数(Normalized Difference Snow Index,NDSI)、反照率、HJ-1卫星的红外波段反射率与雪深的相关关系,建立了适用于H J-1星的积雪深度反演模型,估算出2012年4月14日-25日木孜塔格峰地区的雪深时空变化,并结合实测数据进行验证.结果表明:反照率反演模型的复 相关系数为0.992;通过NDSI阈值区分混合雪盖像元和积雪像元,雪深估测精度可达92.78％.冰川区的反照率、NDSI与海拔的相关系数分别为 0.626和0.733,且高海拔带反照率值明显高于低海拔带的反照率值.受西风带降雪的影响,非冰川区的北坡雪深值较大;西坡、南坡次之;东坡最小,且 雪深最大值出现在坡度约等于10°处.雪深估测的相对误差随着样地的坡度增大而增加,坡度为15°时相对误差较大. 以木孜塔格峰地区为研究区,从不同坡度、坡向的样方内测量雪深和 采集光谱,通过分析归一化差分雪盖指数(Normalized Difference Snow Index,NDSI)、反照率、HJ-1卫星的红外波段反射率与雪深的相关关系,建立了适用于H J-1星的积雪深度反演模型,估算出2012年4月14日-25日木孜塔格峰地区的雪深时空变化,并结合实测数据进行验证.结果表明:反照率反演模型的复 相关系数为0.992;通过NDSI阈值区分混合雪盖像元和积雪像元,雪深估测精度可达92.78％.冰川区的反照率、NDSI与海拔的相关系数分别为 0.626和0.733,且高海拔带反照率值明显高于低海拔带的反照率值.受西风带降雪的影响,非冰川区的北坡雪深值较大;西坡、南坡次之;东坡最小,且 雪深最大值出现在坡度约等于10°处.雪深估测的相对误差随着样地的坡度增大而增加,坡度为15°时相对误差较大. |
| [14] | . <p>基于MODIS传感器的植被指数产品(MOD13Q1)及50年气候数据,通过地理加权回归与普通最小二乘回归模型对比,对中国黄土高原地区NDVI与气候因子间的空间尺度依存性及非平稳性进行研究,以期准确建立二者间关系.结果表明:① 研究区域内,NDVI与气候因子间存在很强的空间尺度依存关系,相同空间尺度下,年均降水较年均温对NDVI影响的波动性更大;② 与普通最小二乘回归模型相比,地理加权回归模型能够更准确地展现二者间关系;③气候因子对该地区NDVI的影响差异明显,降水存在直接正向影响,而温度的影响则较复杂;④ NDVI与气候因子间沿东北--西南的分布格局体现出区域内不同植被--气候区差异特征.二者间的异质情况还反映出除气候外,人类活动,地形等其他因素对NDVI的影响.</p> <p>基于MODIS传感器的植被指数产品(MOD13Q1)及50年气候数据,通过地理加权回归与普通最小二乘回归模型对比,对中国黄土高原地区NDVI与气候因子间的空间尺度依存性及非平稳性进行研究,以期准确建立二者间关系.结果表明:① 研究区域内,NDVI与气候因子间存在很强的空间尺度依存关系,相同空间尺度下,年均降水较年均温对NDVI影响的波动性更大;② 与普通最小二乘回归模型相比,地理加权回归模型能够更准确地展现二者间关系;③气候因子对该地区NDVI的影响差异明显,降水存在直接正向影响,而温度的影响则较复杂;④ NDVI与气候因子间沿东北--西南的分布格局体现出区域内不同植被--气候区差异特征.二者间的异质情况还反映出除气候外,人类活动,地形等其他因素对NDVI的影响.</p> |
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| [16] | Abstract A suite of Moderate-Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) snow products at various spatial and temporal resolutions from the Terra satellite has been available since February 2000. Standard products include daily and 8-day composite 500 m resolution swath and tile products (which include fractional snow cover (FSC) and snow albedo), and 0·05° resolution products on a climate-modelling grid (CMG) (which also include FSC). These snow products (from Collection 4 (C4) reprocessing) are mature and most have been validated to varying degrees and are available to order through the National Snow and Ice Data Center. The overall absolute accuracy of the well-studied 500 m resolution swath (MOD10_L2) and daily tile (MOD10A1) products is 6593%, but varies by land-cover type and snow condition. The most frequent errors are due to snow/cloud discrimination problems, however, improvements in the MODIS cloud mask, an input product, have occurred in ‘Collection 5’ reprocessing. Detection of very thin snow (<1 cm thick) can also be problematic. Validation of MOD10_L2 and MOD10A1 applies to all higher-level products because all the higher-level products are all created from these products. The composited products may have larger errors due, in part, to errors propagated from daily products. Recently, new products have been developed. A fractional snow cover algorithm for the 500 m resolution products was developed, and is part of the C5 daily swath and tile products; a monthly CMG snow product at 0·05° resolution and a daily 0·25° resolution CMG snow product are also now available. Similar, but not identical products are also produced from the MODIS on the Aqua satellite, launched in May 2002, but the accuracy of those products has not yet been assessed in detail. Published in 2007 by John Wiley & Sons, Ltd. |
| [17] | . 利用MODIS逐日无云积雪产品与AMSR-E雪水当量产品进行融合,获取了青藏高原500 m分辨率的高精度雪水当量产品,通过研究青藏高原积雪时空动态变化特征,分析了积雪覆盖日数、雪水当量以及总雪量的季节及年际变化.结果表明：青藏高原地区降雪主要集中在高海拔山区,而高原腹地降雪较少,降雪在空间上分布极为不均;2003-2010年期间,平均积雪日数呈显著减少趋势,稳定积雪区面积在逐渐扩大,常年积雪区面积在不断缩小.与积雪日数时空变化相比,雪水当量增加的区域与积雪日数增加的区域基本一致,但喜马拉雅山脉在积雪日数减少的情况下雪水当量却在逐年增加,表明该地区温度升高虽然导致部分常年积雪向季节性积雪过渡,但降雪量却在增加.总的积雪面积年际变化呈波动下降的趋势,但趋势不显著,且减少的比例很少.最大积雪面积呈现波动上升后下降的趋势,平均累积积雪总量呈明显的波动下降趋势,年递减率为1.0×10^3m^3·a^-1. 利用MODIS逐日无云积雪产品与AMSR-E雪水当量产品进行融合,获取了青藏高原500 m分辨率的高精度雪水当量产品,通过研究青藏高原积雪时空动态变化特征,分析了积雪覆盖日数、雪水当量以及总雪量的季节及年际变化.结果表明：青藏高原地区降雪主要集中在高海拔山区,而高原腹地降雪较少,降雪在空间上分布极为不均;2003-2010年期间,平均积雪日数呈显著减少趋势,稳定积雪区面积在逐渐扩大,常年积雪区面积在不断缩小.与积雪日数时空变化相比,雪水当量增加的区域与积雪日数增加的区域基本一致,但喜马拉雅山脉在积雪日数减少的情况下雪水当量却在逐年增加,表明该地区温度升高虽然导致部分常年积雪向季节性积雪过渡,但降雪量却在增加.总的积雪面积年际变化呈波动下降的趋势,但趋势不显著,且减少的比例很少.最大积雪面积呈现波动上升后下降的趋势,平均累积积雪总量呈明显的波动下降趋势,年递减率为1.0×10^3m^3·a^-1. |
| [18] | ABSTRACT 1] Seasonal variations of snow cover fraction (SFC) over the Tibet Plateau (TP) are examined using the data acquired from the Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) on the Terra spacecraft. In this study, we first evaluate the accuracy of the MODIS high-resolution snow cover data by comparing the data with in-situ Chinese snow observations. Results show that overall accuracy of MODIS snow data is about 90% over the TP area. Statistical analysis is then performed over the MODIS snow data during 2000 2006. It is found that the most persistent snow cover is located in the southern and western edges of the TP within large mountain ridges and western part of Yarlung Zangbo valley. The higher SCFs are mostly concentrated in the regions where the elevation is higher than 6000 m. The duration for snow persistence varies in different elevation ranges and generally becomes longer with increases in the terrain elevation. Citation: Pu, Z., L. Xu, and V. V. Salomonson (2007), MODIS/Terra observed seasonal variations of snow cover over the Tibetan Plateau, Geophys. Res. Lett., 34, L06706, doi:10.1029/2007GL029262. |
| [19] | Amidst growing concerns over the melting of the Himalayas snow and glaciers, we strive to answer some of the questions related to snow cover changes in the Himalayan region covering Nepal and its vicinity using Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) snow cover products from 2000 to 2008 as well as in-situ temperature data from two high altitude stations and net radiation and wind speed data from one station. The analysis consists of trend analysis based on the Spearman rank correlation on monthly, seasonal and annual snow cover changes over five different elevation zones above 3,000 m. There are decreasing trends in January and in winter for three of the five elevation zones (all below 6,000 m), increasing trends in March for two elevation zones above 5,000 m and increasing trends in autumn for four of the five elevation zones (all above 4,000 m). Some of these observed trends, if continue, may result in changes in the spring and autumn season river flows in the region. Dominantly negative correlations are observed between the monthly snow cover and the in-situ temperature, net radiation and wind speed from the Pyramid station at 5,035 m (near Mount Everest). Similar correlations are also observed between the snow cover and the in-situ temperature from the Langtang station at 3,920 m elevation. These correlations explain some of the observed trends and substantiate the reliability of the MODIS snow cover products. |
| [20] | . ？本文探索出了利用多时相MODIS数据分析积雪时空变化的技术方法,揭示出了川西2002~2008年间积雪变化的时空特征.首先,建立了积雪提取模型.然后,用其从2002~2008年的多期MODIS影像中提取出川西多期积雪数据.其次,利用GIS技术对2002~2008年的川西积雪时空变化进行了分析,包括2002年积雪日数变化分析、月变化分析、2002~2008年年间变化分析以及雪线变化分析.研究表明:1)川西终年无积雪区占60.4%,主要分布在凉山州和攀枝花市;积雪区主要出现在甘孜州和阿坝州;终年积雪区占0.3%.2)2002年年内月积雪面积与月均气温和月降雨量之间在0.05的水平上存在着显著的负相关关系.3)2002~2008年间,就3月积雪而言,最大积雪年份为2006年,最小积雪年份为2007年.年内积雪消失面积最大出现在2006年,最小出现在2007年.4)2002~2008年间,雪线总体上呈波浪状的上升趋势.该研究成果对四川省的气候研究、积雪资源利用、生态服务功能潜力挖掘、旱涝减灾和生态建设等均具有重要意义. ？本文探索出了利用多时相MODIS数据分析积雪时空变化的技术方法,揭示出了川西2002~2008年间积雪变化的时空特征.首先,建立了积雪提取模型.然后,用其从2002~2008年的多期MODIS影像中提取出川西多期积雪数据.其次,利用GIS技术对2002~2008年的川西积雪时空变化进行了分析,包括2002年积雪日数变化分析、月变化分析、2002~2008年年间变化分析以及雪线变化分析.研究表明:1)川西终年无积雪区占60.4%,主要分布在凉山州和攀枝花市;积雪区主要出现在甘孜州和阿坝州;终年积雪区占0.3%.2)2002年年内月积雪面积与月均气温和月降雨量之间在0.05的水平上存在着显著的负相关关系.3)2002~2008年间,就3月积雪而言,最大积雪年份为2006年,最小积雪年份为2007年.年内积雪消失面积最大出现在2006年,最小出现在2007年.4)2002~2008年间,雪线总体上呈波浪状的上升趋势.该研究成果对四川省的气候研究、积雪资源利用、生态服务功能潜力挖掘、旱涝减灾和生态建设等均具有重要意义. |
| [21] | . <p>利用EOS-MODIS卫星的积雪反照率数据和一元线性回归法分析2001~2010 年长江源区积雪反照率的分布及变化趋势。结果表明:① 长江源区积雪季积雪反照率空间分布差异大。冰川区是积雪反照率高值中心(0.67~0.91), 长江源东部地区是低值中心(0.15~0.48)。② 积雪反照率空间分布四季变化明显, 峰值出现在次年1月份。③ 长江源区近10 a 积雪季平均积雪反照率在高海拔区和冰川区增大比较显著(0.001 2/a)。与积雪面积和积雪季降雪量变化呈显著正相关;而源区夏季各月积雪反照率有明显降低趋势, 与夏季温度的变暖趋势呈正反馈关系。</p> <p>利用EOS-MODIS卫星的积雪反照率数据和一元线性回归法分析2001~2010 年长江源区积雪反照率的分布及变化趋势。结果表明:① 长江源区积雪季积雪反照率空间分布差异大。冰川区是积雪反照率高值中心(0.67~0.91), 长江源东部地区是低值中心(0.15~0.48)。② 积雪反照率空间分布四季变化明显, 峰值出现在次年1月份。③ 长江源区近10 a 积雪季平均积雪反照率在高海拔区和冰川区增大比较显著(0.001 2/a)。与积雪面积和积雪季降雪量变化呈显著正相关;而源区夏季各月积雪反照率有明显降低趋势, 与夏季温度的变暖趋势呈正反馈关系。</p> |
| [22] | . 青藏高原(以下简称高原)积雪具有明显的季节、年际和年代际变化特征, 是影响亚洲夏季风降水的重要因子之一. 高原冬春季积雪异常通过引起高原地表反射率、 温度和感热的变化, 以及春末融雪吸热和增加土壤湿度而影响大气环流的变化, 最终引起亚洲夏季风降水的变化. 从统计分析、 气候诊断和数值模拟实验对高原冬春季积雪对亚洲夏季风降水影响的研究进展做了概括评述, 探讨了其可能影响的物理机制, 并对今后研究方向进行展望. 青藏高原(以下简称高原)积雪具有明显的季节、年际和年代际变化特征, 是影响亚洲夏季风降水的重要因子之一. 高原冬春季积雪异常通过引起高原地表反射率、 温度和感热的变化, 以及春末融雪吸热和增加土壤湿度而影响大气环流的变化, 最终引起亚洲夏季风降水的变化. 从统计分析、 气候诊断和数值模拟实验对高原冬春季积雪对亚洲夏季风降水影响的研究进展做了概括评述, 探讨了其可能影响的物理机制, 并对今后研究方向进行展望. |
| [23] | . 积雪是气候变化的指示器,其变化对地球能量和辐射平衡以及水分循环产生深刻的影响.研究积雪与气候变化的关系是气候变化区域响应的最好实证.利用2000年3月～2011年2月共11 a的MODIS雪盖产品数据、1979～2010年逐日雪深被动微波遥感数据、DEM数据以及地面气象观测数据,通过GIS空间分析及地统计分析功能,系统分析西藏高原雪深、雪盖和雪线的时空变化规律及其对气候变化的响应关系.研究表明:研究区雪深的分布形成了四周山地积雪深度大,中部腹地雪深小的空间格局.1979～1999年平均雪深呈极显著增加趋势,线性倾向率为0.26 cm/10a,1999～2010年则呈下降趋势.逐像元回归分析结果显示,研究区年积雪深度呈增加趋势的像元数占全区像元总数的76.9％,有减少趋势的仅占23.1％;雪盖面积变化总体呈缓慢波动减少趋势,线性倾向率为-3.89万km2/10a;7、8月在中东部念青唐古拉山、南部喜马拉雅山、冈底斯山和昆仑山等山脉一带以及高原腹地局部地区仍存在大面积常年积雪;雪线年平均呈微弱上升趋势,线性倾向率为6.54m/10a,各季节平均雪线中,秋季雪线的变化对年平均贡献最大;雪线空间分布呈现从东南向西北逐步升高的态势.积雪参数与气候因素的相关分析表明,雪深春秋季主要受风速和日照时数影响,夏冬季则分别是降水量和风速;气温是影响四季积雪覆盖面积的主导因素,春秋季雪线与气温分别呈正相关和负相关. 积雪是气候变化的指示器,其变化对地球能量和辐射平衡以及水分循环产生深刻的影响.研究积雪与气候变化的关系是气候变化区域响应的最好实证.利用2000年3月～2011年2月共11 a的MODIS雪盖产品数据、1979～2010年逐日雪深被动微波遥感数据、DEM数据以及地面气象观测数据,通过GIS空间分析及地统计分析功能,系统分析西藏高原雪深、雪盖和雪线的时空变化规律及其对气候变化的响应关系.研究表明:研究区雪深的分布形成了四周山地积雪深度大,中部腹地雪深小的空间格局.1979～1999年平均雪深呈极显著增加趋势,线性倾向率为0.26 cm/10a,1999～2010年则呈下降趋势.逐像元回归分析结果显示,研究区年积雪深度呈增加趋势的像元数占全区像元总数的76.9％,有减少趋势的仅占23.1％;雪盖面积变化总体呈缓慢波动减少趋势,线性倾向率为-3.89万km2/10a;7、8月在中东部念青唐古拉山、南部喜马拉雅山、冈底斯山和昆仑山等山脉一带以及高原腹地局部地区仍存在大面积常年积雪;雪线年平均呈微弱上升趋势,线性倾向率为6.54m/10a,各季节平均雪线中,秋季雪线的变化对年平均贡献最大;雪线空间分布呈现从东南向西北逐步升高的态势.积雪参数与气候因素的相关分析表明,雪深春秋季主要受风速和日照时数影响,夏冬季则分别是降水量和风速;气温是影响四季积雪覆盖面积的主导因素,春秋季雪线与气温分别呈正相关和负相关. |
| [24] | ABSTRACT The present study examines the relationship between the Arctic Oscillation (AO) and the autumn/winter snow depth over the Tibetan Plateau. Results show that there exists significant correlation between the AO and the Tibetan Plateau snow depth on interdecadal timescale. The AO and the snow depth over the Tibetan Plateau experienced interdecadal regime shift in the late 1970s. Before the late 1970s when the AO was in its interdecadal negative phase, the snow depth over the Tibetan Plateau increased in fall and then decreased in the following winter. Conversely, when the AO has entered its interdecadal positive phase since the early 1980s, the snow depth decreased in fall, but increased in winter. The vertical propagation of Rossby waves is proposed to explain the physical process linking the AO with the snow depth. Anomalously excessive fall snow depth over the Tibetan Plateau amplifies orographically forced upward stationary waves. The snow-forced changes in stratosphere are not identified until later in the winter season when Rossby waves propagate into the stratosphere and the AO becomes negative. In winter, when the troposphere and stratosphere are actively coupled, the downward propagation of Rossby waves associated with the positive AO phase modulates the atmospheric circulation in the troposphere, and causes the abnormal increase of snow depth over the Tibetan Plateau. |
| [25] | The interannual variability of wintertime snow depth over the Tibetan Plateau(TP) and related atmospheric circulation anomalies were investigated based on observed snow depth measurements and NCEP/NCAR reanalysis data.Empirical orthogonal function(EOF) analysis was applied to identify the spatio-temporal variability of wintertime TP snow depth.Snow depth anomalies were dominated by a monopole pattern over the TP and a dipole structure with opposite anomalies over the southeastern and northwestern TP.The atmospheric circulation conditions responsible for the interannual variability of TP snow depth were examined via regression analyses against the principal component of the most dominant EOF mode.In the upper troposphere,negative zonal wind anomalies over the TP with extensively positive anomalies to the south indicated that the southwestward shift of the westerly jet may favor the development of surface cyclones over the TP.An anomalous cyclone centered over the southeastern TP was associated with the anomalous westerly jet,which is conducive to heavier snowfall and results in positive snow depth anomalies.An anomalous cyclone was observed at 500 hPa over the TP,with an anomalous anticyclone immediately to the north,suggesting that the TP is frequently affected by surface cyclones.Regression analyses revealed that significant negative thickness anomalies exist around the TP from March to May,with a meridional dipole anomaly in March.The persistent negative anomalies due to more winter TP snow are not conducive to earlier reversal of the meridional temperature gradient,leading to a possible delay in the onset of the Asian summer monsoon. |
| [26] | The authors present evidence to suggest that variations in the snow depth over the Tibetan Plateau （TP） are connected with changes of North Atlantic Oscillation （NAO） in winter （JFM）. During the positive phase of NAO, the Asian subtropical westerly jet intensifies and the India-Myanmar trough deepens. Both of these processes enhance ascending motion over the TP. The intensified upward motion, together with strengthened southerlies upstream of the India-Myanmar trough, favors stronger snowfall over the TP, which is associated with East Asian tropospheric cooling in the subsequent late spring （April-May）. Hence, the decadal increase of winter snow depth over the TP after the late 1970s is proposed to be an indicator of the connection between the enhanced winter NAO and late spring tropospheric cooling over East Asia. |
| [27] | ABSTRACT The Tibetan Plateau (TP) has the largest area of snow in the mid-latitude regions, and is strongly affected by the climate change. We examine the temporal variability of winter snow depth and number of days of snow cover at 69 Chinese Meteorological Administration stations above 2000 m a.s.l. in the eastern and central TP during 1961-2005. Snow depth is positively correlated with the number of snow days (R = 0.89, p < 0.0001). Regional mean winter (DJF) depth and days of snow cover increase at rates of 0.32 mm decade(-1) and 0.40 d decade(-1) from 1961 to 1990, but at rates of -1.80 mm decade(-1) and -1.59 d decade(-1) (i.e. decrease) between 1991 and 2005. The long term trends are weakly positive, but unrepresentative of shorter time periods. Thus snow depth and cover change depends on the timescale examined and cannot be attributed solely to increased greenhouse gas forcing. The decreasing snow depth in recent years will influence hydrological processes and water resources on the plateau and downstream. Both snow depth and duration have positive correlations with the winter Arctic Oscillation/North Atlantic Oscillation (AO/NAO) index and Nino-3 region (5 degrees N-5 S, 150 degrees-90 degrees W) sea surface temperature (SST). During high AO/NAO index years, both a deeper India-Burma trough and an intensified cyclonic circulation near Lake Baikal bring more snowfall to the TP, consistent with a higher water vapor flux. The opposite is true in low AO/NAO years. Thus secular changes of snow depth and duration in the TP are not independent of changes in the macro-scale atmospheric circulation. |
| [28] | The leading empirical orthogonal function of the wintertime sea-level pressure field is more strongly coupled to surface air temperature fluctuations over the Eurasian continent than the North Atlantic Oscillation (NAO). It resembles the NAO in many respects; but its primary center of action covers more of the Arctic, giving it a more zonally symmetric appearance. Coupled to strong fluctuations at the 50-hPa level on the intraseasonal, interannual, and interdecadal time scales, this rctic Oscillation (AO) can be interpreted as the surface signature of modulations in the strength of the polar vortex aloft. It is proposed that the zonally asymmetric surface air temperature and mid-tropospheric circulation anomalies observed in association with the AO may be secondary baroclinic features induced by the land-sea contrasts. The same modal structure is mirrored in the pronounced trends in winter and springtime surface air temperature, sea-level pressure, and 50-hPa height over the past 30 years: parts of Eurasia have warmed by as much as several K, sea-level pressure over parts of the Arctic has fallen by 4 hPa, and the core of the lower stratospheric polar vortex has cooled by several K. These trends can be interpreted as the development of a systematic bias in one of the atmosphere's dominant, naturally occurring modes of variability. |
| [29] | In this study, the connection between Arctic Oscillation (AO) and variability of East Asian winter monsoon is investigated. Two indices are chosen to describe the winter monsoon. One is the intensity of the Siberian High, defined as the average SLP over the center region, and the other is the temperature of eastern China, averaged over 76 surface stations. These are two tightly related components, correlate at -0.62 for period 1951-99. Temperature drops by 0.64 degrees Celsius in association with a one standard deviation increase in Siberian High intensity. It is found that there are significant out-of-phase relationships between the AO and the East Asian winter monsoon. The correlation coefficient between the AO and the Siberian High intensity index is -0.48 for period 1958-98. AO is also significantly correlated with the temperature of eastern China at 0.34. However, when the linear trend is removed, the correlation between AO and temperature is no longer significant. But the strong connection between the AO and Siberian High, and between the Siberian High and temperature are still significant. These results reveal that the AO influences the East Asian winter monsoon through the impact on the Siberian High. Negative phase of the AO is concurrent with a stronger East Asian Trough and an anomalous anticyclonic flow over Urals at the middle troposphere (500hPa). Both the AO and the Eurasian pattern play important roles in changes of the Siberian High and/or East Asian winter monsoon. They account for 13.0% and 36.0% of the variance in the Siberian High respectively. |
| [30] | . 北极涛动(AO)是北半球冬季热带外行星尺度大气环流最重要的一个模态,对北半球及区域气候有重要影响.利用中国近50年和近百年气温和降水资料分析了北极涛动对我国冬季气候的影响.当AO指数偏强时,我国大部分地区冬季气温偏高,同时降水也偏多.AO和西伯利亚高压对我国冬季气候的影响在年际和年代际尺度上有不同的特征,在年际尺度上西伯利亚高压对我国气温的影响要远强于AO,而AO对我国降水的影响则比西伯利亚高压的影响要显著.这种关系也可以通过比较分析对流层低层和中高层环流形势在AO不同位相时的变化得到进一步验证.这说明AO对我国冬季气温和降水影响的机制是不一样的.在年代际尺度上,AO对气温和降水都有显著的影响.AO和西伯利亚高压一起能解释近百年来我国冬季温度和降水方差的35%和11%. 北极涛动(AO)是北半球冬季热带外行星尺度大气环流最重要的一个模态,对北半球及区域气候有重要影响.利用中国近50年和近百年气温和降水资料分析了北极涛动对我国冬季气候的影响.当AO指数偏强时,我国大部分地区冬季气温偏高,同时降水也偏多.AO和西伯利亚高压对我国冬季气候的影响在年际和年代际尺度上有不同的特征,在年际尺度上西伯利亚高压对我国气温的影响要远强于AO,而AO对我国降水的影响则比西伯利亚高压的影响要显著.这种关系也可以通过比较分析对流层低层和中高层环流形势在AO不同位相时的变化得到进一步验证.这说明AO对我国冬季气温和降水影响的机制是不一样的.在年代际尺度上,AO对气温和降水都有显著的影响.AO和西伯利亚高压一起能解释近百年来我国冬季温度和降水方差的35%和11%. |
| [31] | . 本文简要回顾了冬季北极涛动(北大西洋涛动)和北极海冰面积变化对东亚气候变化的影响、研究中存在的问题以及目前亟待解决的科学问题. 本文简要回顾了冬季北极涛动(北大西洋涛动)和北极海冰面积变化对东亚气候变化的影响、研究中存在的问题以及目前亟待解决的科学问题. |
| [32] | . 利用NCEP/NCAR再分析资料中的地表气温资料,分析了1949—1999年东亚北部地区冬季气温的变化。结果表明,从20世纪70年代中期开始东亚北部的气温显著升高,具有明显的年代际变化特征。这种气温的异常变化主要受东亚冬季风的直接影响。近二十几年来,北极涛动对东亚冬季风的影响越来越显著,北极涛动维持在正位相并持续增强,同期东亚冬季风持续减弱。研究表明,北极涛动持续增强的趋势是东亚北部地区冬季增暖的重要原因之一。 利用NCEP/NCAR再分析资料中的地表气温资料,分析了1949—1999年东亚北部地区冬季气温的变化。结果表明,从20世纪70年代中期开始东亚北部的气温显著升高,具有明显的年代际变化特征。这种气温的异常变化主要受东亚冬季风的直接影响。近二十几年来,北极涛动对东亚冬季风的影响越来越显著,北极涛动维持在正位相并持续增强,同期东亚冬季风持续减弱。研究表明,北极涛动持续增强的趋势是东亚北部地区冬季增暖的重要原因之一。 |
| [33] | . 利用NCEP/NCAR再分析资料、AO指数序列、全球SST资 料以及全国160站月降水量资料,分析了1951/1952-2007/2008年我国冬季降水与AO指数的相互关系及其年代际变化.结果表明,我国冬季 降水与AO的相关关系在1978/1979-1989/1990年非常显著.通过回归分析得出,1978/1979-1989/1990年AO与500 hPa东亚大槽密切相关,当AO偏强时,东亚大槽偏弱,西伯利亚高压偏弱,冬季风偏弱,低层我国东北地区有一异常反气旋,异常环流西南侧偏南、偏东风分量 增强,有利于从西北太平洋和孟加拉湾向我国中部、东部输送水汽,影响冬季降水.东赤道太平洋SST可能对我国冬季降水与AO关系年代际变化有影响,当降水 与AO的相关关系偏强时,降水与SST的相关关系则偏弱;1951/1952-1977/1978年和1990/1991-2007/2008年,SST 与500 hPa副热带高压密切相关,当SST偏高时,副热带高压偏强,低层我国东部沿海、南海地区南风分量偏强,有利于向我国东南地区输送暖湿气流,影响东南地区 冬季降水. 利用NCEP/NCAR再分析资料、AO指数序列、全球SST资 料以及全国160站月降水量资料,分析了1951/1952-2007/2008年我国冬季降水与AO指数的相互关系及其年代际变化.结果表明,我国冬季 降水与AO的相关关系在1978/1979-1989/1990年非常显著.通过回归分析得出,1978/1979-1989/1990年AO与500 hPa东亚大槽密切相关,当AO偏强时,东亚大槽偏弱,西伯利亚高压偏弱,冬季风偏弱,低层我国东北地区有一异常反气旋,异常环流西南侧偏南、偏东风分量 增强,有利于从西北太平洋和孟加拉湾向我国中部、东部输送水汽,影响冬季降水.东赤道太平洋SST可能对我国冬季降水与AO关系年代际变化有影响,当降水 与AO的相关关系偏强时,降水与SST的相关关系则偏弱;1951/1952-1977/1978年和1990/1991-2007/2008年,SST 与500 hPa副热带高压密切相关,当SST偏高时,副热带高压偏强,低层我国东部沿海、南海地区南风分量偏强,有利于向我国东南地区输送暖湿气流,影响东南地区 冬季降水. |
| [34] | The Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) employed by Terra and Aqua satellites provides spatially snow covered data with 500 m and daily temporal resolution. It delivers public domain data in raster format. The main disadvantage of the MODIS sensor is that it is unable to record observations under cloud covered regions. This is why this study focuses on estimating the pixel cover for cloud covered areas where no information is available. Our step to this product involves employing methodology based on six successive steps that estimate the pixel cover using different temporal and spatial information. The study was carried out for the Kokcha River basin located in northeastern part of Afghanistan. Snow coverage in catchments, like Kokcha, is very important where the melt-water from snow dominates the river discharge in vegetation period for irrigation purposes. Since no snow related observations were available from the region, the performance of the proposed methodology was tested using the cloud generated MODIS snow cover data as possible "ground truth" information. The results show successful performances arising from the methods applied, which resulted in all cloud coverage being removed. A validation was carried out for all subsequent steps, to be outlined below, where each step removes progressively more cloud coverage. Steps 2 to 5 (step 1 was not validated) performed very well with an average accuracy of between 90 96%, when applied one after another for the selected valid days in this study. The sixth step was the least accurate at 78%, but it led to the removal of all remaining cloud cover. |
| [35] | . 利用MODIS卫星反演的积雪资料以及同期气象资料,分析了2000-2005年青藏高原积雪分布特征、年际变化及其与同期气温和降水的关系,结果表明:青藏高原积雪分布极不均匀,四周山区多雪,腹地少雪;高原积雪期主要集中在10月到翌年5月;2000-2005年高原积雪年际变化差异较大,积雪面积总体上呈现冬春季减少、夏秋季增加的趋势;气温和降水是影响高原积雪变化的基本因子.冬季,高原积雪面积变化对降水更为敏感;春季,气温是影响高原积雪面积变化更主要的因素. 利用MODIS卫星反演的积雪资料以及同期气象资料,分析了2000-2005年青藏高原积雪分布特征、年际变化及其与同期气温和降水的关系,结果表明:青藏高原积雪分布极不均匀,四周山区多雪,腹地少雪;高原积雪期主要集中在10月到翌年5月;2000-2005年高原积雪年际变化差异较大,积雪面积总体上呈现冬春季减少、夏秋季增加的趋势;气温和降水是影响高原积雪变化的基本因子.冬季,高原积雪面积变化对降水更为敏感;春季,气温是影响高原积雪面积变化更主要的因素. |
| [36] | . 本文对青藏高原ＳＭＭＲ修积雪深度、ＮＯＡＡ周积雪面积、地面台站积雪深度进行了分析。结果表明青藏高原东西两侧多雪与腹地少雪形成鲜明对比，高原东部是高原积雪年际变化最显著的地区，它主导了整个高原积雪的年际变化，并且与西部多雪区年际波动呈反位相关系。从６０年代到８０年代积雪年际波动幅度有明显增加趋势，积雪变化具有３年左右准周期。随着全球变暖，青藏高原积雪将会有所增加。 本文对青藏高原ＳＭＭＲ修积雪深度、ＮＯＡＡ周积雪面积、地面台站积雪深度进行了分析。结果表明青藏高原东西两侧多雪与腹地少雪形成鲜明对比，高原东部是高原积雪年际变化最显著的地区，它主导了整个高原积雪的年际变化，并且与西部多雪区年际波动呈反位相关系。从６０年代到８０年代积雪年际波动幅度有明显增加趋势，积雪变化具有３年左右准周期。随着全球变暖，青藏高原积雪将会有所增加。 |
| [37] | Based on the snow cover fraction (SCF) data acquired from the Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) on the NASA Terra spacecraft from 2000-2006, statistical analyses are performed to explore the spatial and temporal distribution and variation of the snow cover over the Tibetan Plateau (TP). It is found that the snow persistence over the TP varies in different elevation ranges generally becomes longer with increases in the terrain elevation. In addition, the spatial distribution of the snow cover not only depends on the elevation but also varies with terrain features, such as aspect, slope, and curvature in the local areas. With 7-year observational data, seasonal and interannual variability of snow cover has been detected. There are slight decreasing trends in SFCs from 2000-2006. With MODIS satellite snow-cover fraction data and the National Centers for Environmental Predictions and U.S. Department of Energy NCEP/DOE reanalysis II dataset, the relationship between snow cover anomalies over the TP and the East Asian Summer Monsoon (EASM) is examined. Results indicate that the onset of the EASM is closely associated with snow cover anomalies in the spring. Specifically, a positive (negative) snow cover anomaly is followed by a later (earlier) onset of the EASM. |
| [38] | . 选取青藏高原东部地区1961-2010年64个测站的积雪数据，分析了冬季积雪日数的空间分布和年代际变化特征，结果表明：高原东部冬季积雪空间分布差异较大，巴颜喀拉山、唐古拉山和念青唐古拉山多雪且变率大，藏南谷地、川西干暖河谷地带及柴达木盆地少雪且变率小，这样的空间分布是由周边大气环流系统及复杂局地地形共同造成的；高原东部冬季积雪表现出“少一多一少”的年代际变化特征，分别在80年代末和20世纪末发生由少到多和由多到少的两次突变，尤其是20世纪末的突变更为显著；降雪和气温的变化是影响积雪日数的重要因素，其中降雪的影响更为显著；80年代末高原冬季降雪由少到多的突变是造成积雪日数发生相应变化的主要原因；20世纪末高原冬季气温和降雪分别发生由低到高和由多到少突变，其影响叠加导致积雪日数发生了更为显著的突变。 选取青藏高原东部地区1961-2010年64个测站的积雪数据，分析了冬季积雪日数的空间分布和年代际变化特征，结果表明：高原东部冬季积雪空间分布差异较大，巴颜喀拉山、唐古拉山和念青唐古拉山多雪且变率大，藏南谷地、川西干暖河谷地带及柴达木盆地少雪且变率小，这样的空间分布是由周边大气环流系统及复杂局地地形共同造成的；高原东部冬季积雪表现出“少一多一少”的年代际变化特征，分别在80年代末和20世纪末发生由少到多和由多到少的两次突变，尤其是20世纪末的突变更为显著；降雪和气温的变化是影响积雪日数的重要因素，其中降雪的影响更为显著；80年代末高原冬季降雪由少到多的突变是造成积雪日数发生相应变化的主要原因；20世纪末高原冬季气温和降雪分别发生由低到高和由多到少突变，其影响叠加导致积雪日数发生了更为显著的突变。 |
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| [40] | . 本文利用1979~2010年NCEP/NCAR再分析资料、中国台站观测雪深、气温和降雪资料,分析了中国冬季积雪时空分布特征,结果表明:雪深经验正交分解第一模态有显著的南、北反位相特征,当新疆北部、东北地区积雪偏多(少)时,对应黄河以南和青藏高原地区积雪偏少(多)。近30年来中国冬季积雪变异与北极涛动(AO)有非常紧密的联系,雪深的南、北反位相分布型与北极涛动有明显的反相关关系。AO负位相时,500 h Pa等压面上40°N以北存在着中心在贝加尔湖附近的气旋环流,而在其南存在着中心在中国西南的反气旋性环流,中国北方和南方地区分别受气旋和反气旋的控制。在我国北方地区,与AO相联系的气旋环流异常导致降雪增多、地表温度偏低,使得积雪增加;而在南方地区,与AO相联系的反气旋性环流异常导致的降雪减少和气温偏高,导致了积雪减少。本文的研究说明了北极涛动通过影响中国降雪和气温,进而对中国冬季积雪产生可能的影响。 本文利用1979~2010年NCEP/NCAR再分析资料、中国台站观测雪深、气温和降雪资料,分析了中国冬季积雪时空分布特征,结果表明:雪深经验正交分解第一模态有显著的南、北反位相特征,当新疆北部、东北地区积雪偏多(少)时,对应黄河以南和青藏高原地区积雪偏少(多)。近30年来中国冬季积雪变异与北极涛动(AO)有非常紧密的联系,雪深的南、北反位相分布型与北极涛动有明显的反相关关系。AO负位相时,500 h Pa等压面上40°N以北存在着中心在贝加尔湖附近的气旋环流,而在其南存在着中心在中国西南的反气旋性环流,中国北方和南方地区分别受气旋和反气旋的控制。在我国北方地区,与AO相联系的气旋环流异常导致降雪增多、地表温度偏低,使得积雪增加;而在南方地区,与AO相联系的反气旋性环流异常导致的降雪减少和气温偏高,导致了积雪减少。本文的研究说明了北极涛动通过影响中国降雪和气温,进而对中国冬季积雪产生可能的影响。 |
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| [42] | . 通过对１９８３年７月至１９９０年６月青藏高原主体５８个格点积雪资料进行ＥＯＦ分析发现， 青藏高原主体积雪分布以西部兴都库什山脉。天山山脉以及南部喜马拉雅山脉为主；高原中部唐古拉山脉、北部昆仑山脉和东部巴颜喀拉山脉的积雪相对较少，青藏 高原西部、南部的积雪变化与中部、北部和东部的积雪变化趋势存在反位相关系。另外，本文还对积雪对高原地面反照率的影响作了简单分析。 通过对１９８３年７月至１９９０年６月青藏高原主体５８个格点积雪资料进行ＥＯＦ分析发现， 青藏高原主体积雪分布以西部兴都库什山脉。天山山脉以及南部喜马拉雅山脉为主；高原中部唐古拉山脉、北部昆仑山脉和东部巴颜喀拉山脉的积雪相对较少，青藏 高原西部、南部的积雪变化与中部、北部和东部的积雪变化趋势存在反位相关系。另外，本文还对积雪对高原地面反照率的影响作了简单分析。 |
| [43] | . 在 1 95 5～ 1 993年各种类型青藏高原冬季积雪资料进行综合再分析基础上 ,通过典型年份合成对比与相关分析 ,发现青藏高原冬季雪盖异常 ,同期北半球中高纬 5 0 0hPa高度场存在 3正 2负遥相关结构及相似二维Rossby遥相关波列 ,该遥相关型强度指数Iasp与夏季大气环流又存在一个明显的东亚—太平洋遥相关的关系 ,与长江中下游汛期旱涝呈正相关 ,最高相关区位于江南北部。遥相关强度指数Iasp的强弱在较大程度上间接反映高原积雪异常与否 ,并为积雪因子在我国汛期旱涝预测的应用提供一定的物理基础。 在 1 95 5～ 1 993年各种类型青藏高原冬季积雪资料进行综合再分析基础上 ,通过典型年份合成对比与相关分析 ,发现青藏高原冬季雪盖异常 ,同期北半球中高纬 5 0 0hPa高度场存在 3正 2负遥相关结构及相似二维Rossby遥相关波列 ,该遥相关型强度指数Iasp与夏季大气环流又存在一个明显的东亚—太平洋遥相关的关系 ,与长江中下游汛期旱涝呈正相关 ,最高相关区位于江南北部。遥相关强度指数Iasp的强弱在较大程度上间接反映高原积雪异常与否 ,并为积雪因子在我国汛期旱涝预测的应用提供一定的物理基础。 |
| [44] | . 通过对高原冬春积雪异常年气温、降水和环流特征的分析, 结果发现: 从年际变化来讲, 高原冬春积雪和冬春气温是明显的负相关, 与降水呈正相关, 高原冬春积雪的年际变化与前冬11月、12月高原降水的变化基本一致;1983年前, 高原冬春积雪的偏多主要对应于高原冬春气温的偏低, 积雪的偏少则主要对应于高原冬春降水的偏少;而自1984年后, 高原冬春积雪的偏多主要对应于高原冬春降水的偏多, 积雪的偏少则主要对应于高原冬春气温的偏高. 多雪年前冬, 副热带高压明显偏强, 欧洲槽加深, 乌山脊加强, 东亚大槽从东北向西南明显倾斜, 我国南海和阿拉伯海西岸各有一反气旋距平环流, 而高原南部、印度半岛到孟加拉湾为一明显的气旋距平环流, 有利于洋面暖湿气流抬升爬上高原;另一方面, 从西伯利亚向我国出现北风距平, 同时我国北方地区出现东风距平, 这一形势使得西伯利亚冷空气多流向高原, 冷暖空气在高原交汇, 产生降雪. 同时这种冷空气流保证了高原温度偏低, 因而冬春高原多雪;少雪年前冬, 副热带高压明显偏弱, 欧洲槽变浅, 乌山脊减弱, 东亚大槽比较竖直, 南海地区和阿拉伯海为气旋环流距平, 而高原南侧为反气旋环流距平, 西伯利亚为南风距平, 形势基本与多雪年相反. 通过对高原冬春积雪异常年气温、降水和环流特征的分析, 结果发现: 从年际变化来讲, 高原冬春积雪和冬春气温是明显的负相关, 与降水呈正相关, 高原冬春积雪的年际变化与前冬11月、12月高原降水的变化基本一致;1983年前, 高原冬春积雪的偏多主要对应于高原冬春气温的偏低, 积雪的偏少则主要对应于高原冬春降水的偏少;而自1984年后, 高原冬春积雪的偏多主要对应于高原冬春降水的偏多, 积雪的偏少则主要对应于高原冬春气温的偏高. 多雪年前冬, 副热带高压明显偏强, 欧洲槽加深, 乌山脊加强, 东亚大槽从东北向西南明显倾斜, 我国南海和阿拉伯海西岸各有一反气旋距平环流, 而高原南部、印度半岛到孟加拉湾为一明显的气旋距平环流, 有利于洋面暖湿气流抬升爬上高原;另一方面, 从西伯利亚向我国出现北风距平, 同时我国北方地区出现东风距平, 这一形势使得西伯利亚冷空气多流向高原, 冷暖空气在高原交汇, 产生降雪. 同时这种冷空气流保证了高原温度偏低, 因而冬春高原多雪;少雪年前冬, 副热带高压明显偏弱, 欧洲槽变浅, 乌山脊减弱, 东亚大槽比较竖直, 南海地区和阿拉伯海为气旋环流距平, 而高原南侧为反气旋环流距平, 西伯利亚为南风距平, 形势基本与多雪年相反. |
| [45] | . 利用1948—2005年的10月—次年5月NCEP/NCAR再分析资料对西风急流中Rossby波的传播及其与冬半年副热带南支西风槽形成的关系进行研究,结果表明:冬半年亚洲副热带西风急流下方存在3个南支波动,分别位于阿拉伯海、孟加拉湾和我国华南地区,其中孟加拉湾南支槽变率最小,是半永久性低压槽;从北非、阿拉伯海到孟加拉湾的"-+-"遥相关波列表明南支槽与北非槽呈正相关,与阿拉伯海槽呈反相关。在西风波动从北非东传到孟加拉湾的过程中,往往会在阿拉伯海有所停顿,这种由西向东的传播过程约20d一次,具有明显的低频振荡特征;源自北非的定常Rossby波能量沿着急流波导传播到孟加拉湾,可能是南支槽明显增幅的一个主要机制;另外,从青藏高原东西两侧南下的冷空气活动也是南支槽加深发展的一个重要因素。 利用1948—2005年的10月—次年5月NCEP/NCAR再分析资料对西风急流中Rossby波的传播及其与冬半年副热带南支西风槽形成的关系进行研究,结果表明:冬半年亚洲副热带西风急流下方存在3个南支波动,分别位于阿拉伯海、孟加拉湾和我国华南地区,其中孟加拉湾南支槽变率最小,是半永久性低压槽;从北非、阿拉伯海到孟加拉湾的"-+-"遥相关波列表明南支槽与北非槽呈正相关,与阿拉伯海槽呈反相关。在西风波动从北非东传到孟加拉湾的过程中,往往会在阿拉伯海有所停顿,这种由西向东的传播过程约20d一次,具有明显的低频振荡特征;源自北非的定常Rossby波能量沿着急流波导传播到孟加拉湾,可能是南支槽明显增幅的一个主要机制;另外,从青藏高原东西两侧南下的冷空气活动也是南支槽加深发展的一个重要因素。 |
| [46] | Using 8‐day snow cover data of the Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer from 2003 to 2013, we combined MOD10A2 and MYD10A2 to remove clouds and analysed the spatial and temporal variations of snow cover in the Loess Plateau, China. The snow cover throughout the entire Loess Plateau, including its central, southeast, and northwest sub‐regions, exhibits consistent seasonal trends. The majority of snow cover is present from early November to late March, including four sub‐cycles that involve separated snow cover accumulation and ablation processes. The maximum snow‐covered area occurs in January with an areal extent of 1652426500065km, whereas the minimum snow‐covered area is observed from May to August. There is an evident relationship between snow cover distribution and elevation. The majority of snow cover is located in the central sub‐region, whereas the lowest amount of snow cover exists in the northwest sub‐region. In the examined 1165years, the snow cover area and snow cover days fluctuated considerably without a significant trend. A significantly negative correlation between snow cover and intra‐annual temperature variation is observed. The monthly snow cover is found to correspond well with the Siberian High Central Intensity, particularly evident in November 2005, December 2007, December 2009, and December 2011. The response of the snow cover to the El Ni09o Southern Oscillation event was relatively weak, except for the significant cold event in late 2007 to early 2008 that caused a significantly positive snow cover anomaly. |
