本文關(guān)鍵詞：基于遙感及GIS技術(shù)的寒區(qū)積雪水文模擬研究

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【摘要】：積雪水文模型是研究融雪動態(tài)的重要方法和途徑,積雪水熱過程的模擬己成為全球氣候變化等研究的焦點之一。我國處于對氣候變化極為敏感的地帶,是中、低緯度地區(qū)冰凍圈最發(fā)育的國家,積雪作為重要的淡水資源庫,對草地畜牧業(yè)及其它行業(yè)具有重要影響。因此,建立適合我國高寒山區(qū)的積雪水文模型,對高寒山區(qū)積雪水文模擬和預(yù)測具有重要意義。 本研究結(jié)合多源遙感積雪觀測資料,選取代表我國高寒山區(qū)流域典型特征的新疆瑪納斯河流域和青海八寶河流域作為研究區(qū),建立了次網(wǎng)格積雪分布模型；利用已有的多種積雪水文模型優(yōu)勢,耦合建立了新的積雪水文模型,采用粒子群優(yōu)化算法確定了模型參數(shù)。在八寶河流域,比較分析了遙感積雪面積數(shù)據(jù)在改進我國高寒山區(qū)積雪水文模型的模擬效果方面的作用。在瑪納斯河流域,對本研究建立的積雪水文模型進行了驗證及精度評價。研究結(jié)果如下 1)利用多源衛(wèi)星遙感積雪觀測資料,建立了次網(wǎng)格積雪分布模型,選取模型最優(yōu)參數(shù)值。當模型參數(shù)k值取0.0028時,次網(wǎng)格積雪分布模擬精度最高,整體精度達70.36%,Kappa系數(shù)為0.5262；坡度RMSE為3.8854°,坡向正弦值RMSE為0.3877,坡向誤差為22.8115°,最終選取0.0028為次網(wǎng)格積雪分布模型參數(shù)k值。 2)次網(wǎng)格積雪分布模型的模擬精度較高,能夠用于次網(wǎng)格積雪分布模擬研究。采用TM、CHRIS、EO-1共18幅較高分辨率的多源遙感影像的積雪二值圖,對次網(wǎng)格積雪分布模型精度驗證的結(jié)果表明,整體精度平均值為70.96%,Kappa系數(shù)平均值為0.5346,坡向RMSE的平均值為3.8794°,坡向正弦值RMSE的平均值為0.3862,坡向平均誤差為22.7183°。 3)應(yīng)用遙感積雪面積監(jiān)測數(shù)據(jù),可提高積雪水文模型對雪水當量的模擬精度。在八寶河流域,采用粒子群優(yōu)化算法,確定了八寶河流域的積雪水文模型的16個參數(shù),比較加入遙感積雪面積數(shù)據(jù)前后積雪水文模型對雪水當量的模擬精度發(fā)現(xiàn),2008年5-6月埡口站雪水當量的Nash系數(shù)分別為0.5916和0.6128,11個樣方點雪水當量的決定系數(shù)R2分別為0.1040和0.4819。 4)結(jié)合遙感積雪面積監(jiān)測數(shù)據(jù),能夠提高積雪水文模型對積雪面積覆蓋率的模擬精度。比較2001-2008年八寶河流域積雪水文模型對整體積雪面積覆蓋率的模擬精度得出,融雪季決定系數(shù)R2值大多高于全年R2值,說明本研究提出的積雪水文模型在融雪季對積雪面積覆蓋率的模擬優(yōu)于積雪季。加入遙感積雪面積數(shù)據(jù)前后,全年R2平均值分別為0.4429和0.5467,融雪季R2平均值分別為0.5790和0.6181。 5)應(yīng)用遙感積雪面積數(shù)據(jù),可以提高積雪水文模型對徑流量的模擬精度,對改進積雪水文模型的模擬效果具有重要作用。比較2001-2008年八寶河流域積雪水文模型對徑流量的模擬精度表明,加入遙感積雪面積數(shù)據(jù)前后,Nash系數(shù)平均值分別為0.3869和0.6111,體積差Dv平均值分別為12.08%和9.77%。 6)在瑪納斯河流域,本研究建立的積雪水文模型對雪水當量和徑流量的模擬精度較高,能夠用于瑪納斯河流域的融雪模擬研究。2012年旱卡子站雪水當量的模擬精度較高,Nash系數(shù)達0.8334；2008-2012年徑流量模擬效果較好,Nash系數(shù)的平均值達0.8113,體積差Dv的平均值為10.99%。
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：P426.635;P208;P407

【參考文獻】

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1 李新 ,程國棟;A GIS-aided response model of high-altitude permafrost to global change[J];Science in China(Series D:Earth Sciences);1999年01期

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本文編號：1136686