【摘要】：東北地區(qū)是我國主要農(nóng)業(yè)、林業(yè)和畜牧業(yè)生產(chǎn)基地，是我國三大季節(jié)性穩(wěn)定積雪區(qū)域之一。東北冬季寒冷且持續(xù)時(shí)間長，季節(jié)性積雪在北部最多可持續(xù)存在半年。積雪是重要的淡水資源之一，春季融雪徑流占河川年徑流總量的10-15%。同時(shí)，積雪也是東北地區(qū)自然災(zāi)害的主要來源之一，冬季降雪過多容易引起雪災(zāi)而春季突發(fā)性融雪徑流也增大了洪災(zāi)的可能性。因此，積雪的動(dòng)態(tài)變化研究和融雪徑流模擬對區(qū)域水資源管理、農(nóng)牧業(yè)發(fā)展和災(zāi)害防御具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 針對MODIS逐日積雪產(chǎn)品Terra MOD10A1和Aqua MYD10A1云覆蓋率高的缺陷，設(shè)計(jì)單日合成和多日合成算法，生成東北地區(qū)雙星單日合成產(chǎn)品（MODISDC）和滑動(dòng)多日合成產(chǎn)品（MODISMC），云覆蓋率分別降低了9.96%和46.69%，平均合成天數(shù)為3-4天。利用站臺(tái)和衛(wèi)星影像積雪分類建立混淆矩陣，建立5個(gè)精度指標(biāo)驗(yàn)證合成產(chǎn)品的積雪精度，結(jié)果表明MODISMC和MODISDC總體精度分別為76.52%和47.51%，明顯高于MODIS逐日積雪產(chǎn)品，而Terra MOD10A1和Aqua MYD10A1的總體精度分別為34.45%和30.75%，說明合成方法能有效降低云覆蓋，恢復(fù)云下積雪信息。 基于滑動(dòng)多日積雪合成產(chǎn)品，計(jì)算東北地區(qū)積雪覆蓋率、積雪日數(shù)和積雪指數(shù)。定義每年9月1日到次年8月31日為一個(gè)水文年，簡寫為HY。從HY2003開始，積雪覆蓋率以每年0.22%速度增長，即積雪面積每年以22.57km2增加。東北地區(qū)積雪持續(xù)時(shí)間最長的區(qū)域分布在長白山地區(qū)和大興安嶺北部，最大積雪持續(xù)時(shí)間超過6個(gè)月以上；大興安嶺（內(nèi)蒙古界內(nèi)）和小興安嶺積雪持續(xù)時(shí)間次之。近12年，東北地區(qū)積雪覆蓋率和積雪日數(shù)呈現(xiàn)增長趨勢，HY2010、HY2011和HY2013積雪分布范圍大且持續(xù)時(shí)間較長，HY2003和HY2008分布范圍小且持續(xù)時(shí)間短。氣溫和積雪日數(shù)SCD呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為-0.60（P0.05）；而積雪日數(shù)與降水量呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.78（P0.05）。 研究不同緯度、不同地形和不同植被覆蓋下東北地區(qū)積雪時(shí)空變化，分析積雪-植被-高程的時(shí)空變化規(guī)律，并根據(jù)積雪和植被的相關(guān)性確定積雪變化的高程過渡帶。結(jié)果表明，東北地區(qū)積雪分布呈現(xiàn)明顯的緯向特征，積雪日數(shù)與緯度顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.90（P0.05）。在地形因子中，高程是影響積雪變化的主要地形控制因子。分析不同高程下積雪日數(shù)和植被指數(shù)NDVI相關(guān)性，植被對積雪的影響隨著高程的變化而變化，結(jié)果表明存在一個(gè)1200-1600m高程過渡帶，高程小于1200m積雪變化與植被相互作用明顯，而大于1600m植被對積雪變化的影響作用微弱。 選擇東北地區(qū)遼河流域（LH）、嫩江流域（NJ）、松花江上游流域（SU）和松花江下游流域（SD）四個(gè)典型流域，基于流域尺度合成高時(shí)間分辨率的MODISMC數(shù)據(jù)，平均合成天數(shù)為2-3天。由此，對比四個(gè)流域積雪覆蓋率、積雪日數(shù)和積雪指數(shù)變化。四個(gè)流域的積雪覆蓋率、積雪日數(shù)和積雪指數(shù)的大小順序?yàn)镾DSUNJLH。其中，松花江上游流域積雪增長最快，積雪面積每年以9.44km2速度增長，積雪日數(shù)以每年4.48天增長。基于分類回歸樹（Classificationand Regression Tree, CART），從地形、植被和氣象三個(gè)角度分析影響積雪變化因素的重要性并排序，影響因子包括高程、坡度、坡向、歸一化植被指數(shù)、氣溫和降水量，研究表明高程和植被是控制東北地區(qū)積雪變化的主要因素。 選擇松花江上游流域的二道松花江流域?yàn)槔�，基于SRTM DEM數(shù)據(jù)建立3個(gè)高程分布帶，利用MODISMC數(shù)據(jù)獲取積雪面積衰減曲線，通過對氣象站臺(tái)氣溫和降水量數(shù)據(jù)進(jìn)行克里金插值，獲取不同高程分布帶的氣溫和降水量，并以實(shí)測站臺(tái)的逐日徑流數(shù)據(jù)作為初始值運(yùn)用SRM融雪徑流模型，對2010年二道松花江流域融雪期進(jìn)行徑流模擬，利用評價(jià)指標(biāo)Nash-Sutcliffe R2系數(shù)和體積差Dv對結(jié)果進(jìn)行評價(jià)，R2=0.57和Dv=25.59%說明模型有待優(yōu)化，誤差的主要來源是模型原理忽略物理過程和實(shí)測資料缺乏。結(jié)果表明，模擬的徑流反映研究區(qū)域融雪徑流的峰值發(fā)生在4月中旬到5月初，而整個(gè)融雪期大規(guī)模徑流峰值在8月1日左右，SRM模擬結(jié)果初步反映了長白山山區(qū)融雪的宏觀過程和徑流變化。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：P426.635
【圖文】：

圖 2.1 東北地區(qū) SRTM DEM 數(shù)據(jù)遙感影像圖(3) 氣候特征研究區(qū)地域廣闊，氣候類型多樣。自南向北跨暖溫帶、中溫帶與寒溫帶三個(gè)帶，熱量顯著不同，氣候上從濕潤區(qū)、半濕潤區(qū)過渡到半干旱區(qū)。氣候特征有三個(gè)特征[78]，即：1）明顯的南北走向的溫度梯度，西北部和東北年平局小于 3℃而中部平原溫度在 3-7℃之間；2）降水量呈現(xiàn)從東部、到中部、到遞減的趨勢，年累積降水量為 600-1000 mm、300-600 mm、100-300 mm；3走向的潛在蒸散量梯度，從北部 500-600 mm 上升到 600-700 mm。(4) 雪情東北地區(qū)是中國地區(qū)三大穩(wěn)定積雪區(qū)域之一[17]，在空間分布上主要表現(xiàn)為緯多、低緯少”和“高山多、平原少”的特點(diǎn)[59]。大部分地區(qū)年降雪量在150mm 之間，其中長白山地部分地區(qū)年降雪量可達(dá) 150mm 以上；從南到北持續(xù)時(shí)間依次增加，雪期長達(dá) 30-190d[[88]。東北地區(qū)周圍山地降雪多中部平

圖 2.3 東北地區(qū) 4 個(gè)典型流域分布范圍(1) 遼河流域遼河位于我國東北地區(qū)西南部，河道蜿蜒迂回，流經(jīng)河北、內(nèi)蒙古、吉林和4省區(qū)，在遼寧境內(nèi)盤山縣注入渤海，全長1345km，流域面積21.96萬km2[91]東部為山地，大部屬于千山山脈，一般高程 200-1000m；西部南端屬燕山山延余脈，一般高程為 500-1500m；西北部為大興安嶺的南端；北部淺丘崗地 200-300m，為松花江與遼河分水嶺；南臨渤海；中部為遼河平原。流域地體是由北向南、自東西兩側(cè)向中間平原傾斜。西遼河平原風(fēng)沙地貌顯著，松較厚，多湖洼沼澤。遼河流域水系如圖 2.4 所示。遼河流域大部分地區(qū)屬溫帶半濕潤半干旱季風(fēng)氣候。遼河流域無冰川融雪主要是通過影響流域總蒸散量而使得流量發(fā)生改變[91]。年平均氣溫為 4-9°最低氣溫值為-18-9°C，年平均最高溫度值為 21-28°C。1 月份最低，平均0-18°C 之間。流域內(nèi)年降水量為 350-1000mm，年降水量的 65%集中在 4-

圖 2.4 遼河流域水系圖域內(nèi)山地面積為 48.2%，丘陵為 21.5%，平原為 24.3%，沙丘型多樣，具有溫帶草原、暖溫帶落葉闊葉林以及地帶性灌叢等東部山地多為溫帶針闊混交林，南部和西部多為暖溫帶落葉闊帶草甸草原，中部平原地區(qū)以農(nóng)作物為主，流域內(nèi)土地利用方區(qū)林地、中部耕地和內(nèi)蒙古地區(qū)多為草原和未開發(fā)利用土地的斷地開墾、采伐和人工建造，流域內(nèi)幾乎已無原始植被[93-95]。江流域源于興安嶺山脈伊勒呼里山南麓，自北向南流，在三岔河口與河長 1370 km，流域面積 25.47 萬 km2，流域水系圖如圖 2.5西部和南部三面地勢較高，東部與松花江平原連接，形成廣闊向東區(qū)內(nèi)大體可分為大興安嶺山區(qū)、山區(qū)丘陵過渡地帶、山前低平原區(qū)。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2744296