积雪消融是气候变化和水资源管理的重要影响因素。本文联合Sentinel-1与Sentinel-2时序数据,提出了一种联合SAR与光学遥感数据的积雪消融识别方法。以祁连山区八宝河流域为研究区,利用ESTARFM时空数据融合模型得到与Sentinel-1同时相的Sentinel-2模拟数据,提取流域积雪覆盖范围;基于SAR多时相多极化变化检测算法提取湿雪;结合光学遥感与DEM数据对SAR提取的湿雪进行校正,最终获得八宝河流域消融期内18个时相干湿雪分布。利用GF-2影像和消融期的Sentinel-2影像分别对积雪和湿雪面积进行精度验证,结果表明该方法能够快速识别积雪消融时空变化,总体分类精度OA高达99%,Kappa系数高达0.86。同时,利用同一天早晚过境相差约12小时的升、降轨SAR数据对比分析了积雪消融变化特征。根据实验数据集分析表明,八宝河流域内干湿雪分布随时间剧烈变化,消融初期湿雪主要集中在河谷低海拔区域且消融速度快,随着气温的升高积雪消融至高海拔区域,而干雪主要分布在四周高海拔山区。且由于过境时间的差异,在整个消融期,降轨数据提取的湿雪面积小于升轨数据提取的湿雪面积。
积雪消融是气候变化和水资源管理的重要影响因素。本文联合Sentinel-1与Sentinel-2时序数据,提出了一种联合SAR与光学遥感数据的积雪消融识别方法。以祁连山区八宝河流域为研究区,利用ESTARFM时空数据融合模型得到与Sentinel-1同时相的Sentinel-2模拟数据,提取流域积雪覆盖范围;基于SAR多时相多极化变化检测算法提取湿雪;结合光学遥感与DEM数据对SAR提取的湿雪进行校正,最终获得八宝河流域消融期内18个时相干湿雪分布。利用GF-2影像和消融期的Sentinel-2影像分别对积雪和湿雪面积进行精度验证,结果表明该方法能够快速识别积雪消融时空变化,总体分类精度OA高达99%,Kappa系数高达0.86。同时,利用同一天早晚过境相差约12小时的升、降轨SAR数据对比分析了积雪消融变化特征。根据实验数据集分析表明,八宝河流域内干湿雪分布随时间剧烈变化,消融初期湿雪主要集中在河谷低海拔区域且消融速度快,随着气温的升高积雪消融至高海拔区域,而干雪主要分布在四周高海拔山区。且由于过境时间的差异,在整个消融期,降轨数据提取的湿雪面积小于升轨数据提取的湿雪面积。
东北黑土区是中国最重要的农业生产区域之一,其气候条件复杂多变,冬季积雪是农业生产的重要保障。为定量描述东北黑土区融雪期积雪消融过程,基于能量平衡原理建立单层融雪模型,对梅河口市吉兴小流域2017年和2018年积雪消融过程的能量收支和积雪深度进行分析和模拟。通过对积雪消融过程的能量平衡分析,结果表明:积雪消融的能量主要来源为净辐射通量,其次受湍流交换的影响。其来源分别占总能量的67.4%~74.7%和18.8%~25.8%。积雪消融时间集中在净辐射通量、显热通量、潜热通量日内集中变化时段,由净辐射通量主导,融化时间为9~15 h,历时7 h,整个融雪期为9~15 d,与其他地区差异明显。雪层能量闭合率最大可达0.67,与积雪深度为正相关关系,但积雪覆盖周期过长会导致积雪表面形成冰层,增加雪表面反射率,会导致能量闭合率较低。利用单层融雪模型对消融过程中积雪深度模拟,结果表明:单层融雪模型模拟积雪深度的平均绝对误差(MAE)0.8,模拟效果在可接受范围内。该融雪模型的应用可以帮助我们更好地理解季节性积雪区的积雪物理消融过程,为季节性冻融区水资...
东北黑土区是中国最重要的农业生产区域之一,其气候条件复杂多变,冬季积雪是农业生产的重要保障。为定量描述东北黑土区融雪期积雪消融过程,基于能量平衡原理建立单层融雪模型,对梅河口市吉兴小流域2017年和2018年积雪消融过程的能量收支和积雪深度进行分析和模拟。通过对积雪消融过程的能量平衡分析,结果表明:积雪消融的能量主要来源为净辐射通量,其次受湍流交换的影响。其来源分别占总能量的67.4%~74.7%和18.8%~25.8%。积雪消融时间集中在净辐射通量、显热通量、潜热通量日内集中变化时段,由净辐射通量主导,融化时间为9~15 h,历时7 h,整个融雪期为9~15 d,与其他地区差异明显。雪层能量闭合率最大可达0.67,与积雪深度为正相关关系,但积雪覆盖周期过长会导致积雪表面形成冰层,增加雪表面反射率,会导致能量闭合率较低。利用单层融雪模型对消融过程中积雪深度模拟,结果表明:单层融雪模型模拟积雪深度的平均绝对误差(MAE)0.8,模拟效果在可接受范围内。该融雪模型的应用可以帮助我们更好地理解季节性积雪区的积雪物理消融过程,为季节性冻融区水资...
为明确我国高寒区积雪消融对春季农田土壤水分的作用,针对气象站点监测数据、遥感及陆面模式同化数据在时空分辨率方面存在的不足,以地处黑龙江省中部的呼兰河流域为例,利用SWAT(Soil and water assessment tool)模拟流域降雪、积雪、融雪等过程,研究流域内降雪、积雪、融雪的时空变化特征及其对春季农田土壤水分的影响。结果表明:呼兰河流域的平均降雪量、最大日积雪量、融雪量空间分布呈现自西向东逐渐增加的相近特征;积雪量、降雪量、融雪量变化率的空间分布特征相近,这些变化率在流域内大部分区域呈现增长趋势;降雪量、积雪量、融雪量的年时间序列关系密切,与土壤水分的年际变化趋势相近,农田土壤水分的年际变化受降水量影响较大;上年11月至当年3月的各月积雪量、上年11月降雪量、当年4月融雪量与当年春季4、5月农田土壤水分含量的相关性较显著;融雪水在3月下旬至4月上旬补给土壤水分,能够促使农田土壤水分短期上升,积雪量决定了融雪水对农田土壤水分的补给作用;农田土壤水分在融雪前下降趋势平缓,但在融雪后急剧下降。
为明确我国高寒区积雪消融对春季农田土壤水分的作用,针对气象站点监测数据、遥感及陆面模式同化数据在时空分辨率方面存在的不足,以地处黑龙江省中部的呼兰河流域为例,利用SWAT(Soil and water assessment tool)模拟流域降雪、积雪、融雪等过程,研究流域内降雪、积雪、融雪的时空变化特征及其对春季农田土壤水分的影响。结果表明:呼兰河流域的平均降雪量、最大日积雪量、融雪量空间分布呈现自西向东逐渐增加的相近特征;积雪量、降雪量、融雪量变化率的空间分布特征相近,这些变化率在流域内大部分区域呈现增长趋势;降雪量、积雪量、融雪量的年时间序列关系密切,与土壤水分的年际变化趋势相近,农田土壤水分的年际变化受降水量影响较大;上年11月至当年3月的各月积雪量、上年11月降雪量、当年4月融雪量与当年春季4、5月农田土壤水分含量的相关性较显著;融雪水在3月下旬至4月上旬补给土壤水分,能够促使农田土壤水分短期上升,积雪量决定了融雪水对农田土壤水分的补给作用;农田土壤水分在融雪前下降趋势平缓,但在融雪后急剧下降。
积雪作为一种特殊的覆被,直接影响着土壤温度、土壤水分分布及其冻结深度、冻结速率等,影响当地的生态水文过程。利用2017年11月1日至2018年3月31日天山北坡伊犁阿热都拜流域的土壤含水率资料,划分土壤不同冻融阶段,结合积雪不同阶段,进而分析积雪消融对季节性冻土温湿度的影响。结果表明:在整个土壤冻融期间,土壤温湿度的变化取决于积雪深度、大气温度和雪面温度的高低,且与其稳定性有关。土壤冻结阶段,土壤温湿度持续下降,表层土壤温湿度受气温影响较大,且波动明显,而深层土壤的温湿度变化平缓;土壤完全冻结时,有稳定积雪覆盖,由于积雪的高反射性、低导热性,影响着地气之间的热量传递,因此土壤的温湿度变化较为平稳,积雪有一定的保温作用;冻土消融阶段,气温回升,积雪消融,地表出露,各层土壤温度随气温变化而变化,且越靠近地表,土壤温度越高,变幅越大,与冻结期完全相反。由于融雪水的下渗,土壤湿度快速增加。进一步分析积雪与土壤温湿度的相关性得出,积雪对土壤温湿度的影响分不同时期,对土壤温度的影响主要在积雪覆盖时,对土壤湿度的影响主要是在积雪消融时期,这对于研究该地生态水文循环及后续融雪性洪水的模拟与预报具有一定...
积雪作为一种特殊的覆被,直接影响着土壤温度、土壤水分分布及其冻结深度、冻结速率等,影响当地的生态水文过程。利用2017年11月1日至2018年3月31日天山北坡伊犁阿热都拜流域的土壤含水率资料,划分土壤不同冻融阶段,结合积雪不同阶段,进而分析积雪消融对季节性冻土温湿度的影响。结果表明:在整个土壤冻融期间,土壤温湿度的变化取决于积雪深度、大气温度和雪面温度的高低,且与其稳定性有关。土壤冻结阶段,土壤温湿度持续下降,表层土壤温湿度受气温影响较大,且波动明显,而深层土壤的温湿度变化平缓;土壤完全冻结时,有稳定积雪覆盖,由于积雪的高反射性、低导热性,影响着地气之间的热量传递,因此土壤的温湿度变化较为平稳,积雪有一定的保温作用;冻土消融阶段,气温回升,积雪消融,地表出露,各层土壤温度随气温变化而变化,且越靠近地表,土壤温度越高,变幅越大,与冻结期完全相反。由于融雪水的下渗,土壤湿度快速增加。进一步分析积雪与土壤温湿度的相关性得出,积雪对土壤温湿度的影响分不同时期,对土壤温度的影响主要在积雪覆盖时,对土壤湿度的影响主要是在积雪消融时期,这对于研究该地生态水文循环及后续融雪性洪水的模拟与预报具有一定...