横断山地区积雪物候研究

来源 :兰州大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhengpeng19860223
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横断山地区联结着青藏高原和云贵高原,交错排列着高原、山地、河谷和盆地等地貌类型组合。处于我国第一二两级地势阶梯的转折部位,地势自北而南倾降。积雪是横断山地区生态环境的重要组成要素,是横断山地区季节性变化最大的下垫面。冰雪融水是横断山地区及其下游地区重要的水资源,因此通过确定不同下垫面阈值,改善传统阈值的积雪高估低估现象,提高积雪识别精度,进而更准确的探究横断山地区积雪状况,显得尤为迫切。而横断山地区地形复杂,其地理位置及地理特征均具有独特性,探究当地积雪时空变化特征及其规律,对揭示局部地区积雪对于气候演变、生物多样性以及水资源利用等多领域的影响均具有重要现实意义。首先使用MODIS V006版本数据确定横断山地区最优阈值,并对最优阈值下的积雪识别结果和“真值”以及传统阈值下的积雪识别结果分别进行对比,进行定性、定量验证,确定优化后阈值的可用性;其次,使用阈值法、上下午星合成法、雪过度海拔算法、时空立方体的条件概率插值方法,生成500米分辨率的逐日无云二值积雪产品并逐像元计算该地区积雪覆盖天数(SCD)、积雪开始日期(SCS)、积雪结束日期(SCE);最后,采用两种检验方法:M-K检验、Sen趋势分析进行对比验证,系统分析了横断山地区积雪物候时空变化及其规律。研究结果表明:(1)去云NDSI序列与站点雪深具有良好的对应关系,NDSI可以准确反映站点所在像元的积雪融降现象。非森林地区NDSI阈值为0.26时,积雪提取的精度最高为94.46%。森林地区的NDSI阈值为0.03时,积雪提取的精度最高为94.23%。(2)与传统NDSI阈值相比,优化后NDSI阈值提高了MODIS积雪提取精度。以Landsat 8 OLI数据作为“真值”,对积雪提取结果进行精度验证,优化后阈值和传统阈值对应的积雪提取精度分别为84.21%和82.86%;在积雪大面积覆盖的区域内,两种阈值都能取得较好的积雪提取结果。而在积雪相对分散、破碎的区域内,优化后阈值能在一定程度上改善传统阈值的高估、低估现象,提高积雪识别的精度。(3)横断山地区积雪分布极不均匀,积雪时空变化存在显著的差异性。积雪多分布于北部、西北部的高海拔山区;高海拔地区的积雪覆盖天数普遍较高,达到积雪甚至形成终年积雪区,如贡嘎山、梅里雪山、雀儿山;同时,积雪开始日期与积雪结束日期存在显著的空间差异性。高海拔山地及其周边地区整体积雪开始日期早结束日期晚,高海拔山地积雪多开始于10月,消融于5月以后。而海拔相对较低的区域开始日期较晚结束日期较早。(4)横断山地区积雪覆盖天数总体呈现减少趋势,积雪开始日期总体呈现不显著提前趋势,提前日期集中在0-1天。积雪结束日期总体呈现提前趋势。对不同下垫面进行分析,整体而言林地区域积雪覆盖天数高于非林地区域,积雪开始日期早于非林地区域,积雪结束日期迟于非林地区域。相比而言,不同下垫面对积雪结束日期和积雪覆盖天数的影响更显著,对积雪开始日期的影响较小。本文运用MODIS数据,对横断山地区积雪物候进行了研究。良好的积雪识别精度能保证积雪物候研究结果的可靠性。因此,本文对横断山地区主体(青藏高原地区)不同下垫面阈值进行了优化,以保证后续积雪识别的精度,保障积雪物候研究结果的可靠性。为横断山地区后续治理提供了一定的科学依据。
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