基于遥感的高亚洲雪线高度时空差异及其影响因素研究

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积雪在冰冻圈中扮演着关键角色,是中纬度山区上重要的地表覆盖物之一,融雪末期雪线高度年际波动和时空演变被认为是气候变化的敏感指标。高亚洲是除南极和北极冰雪储存量最丰富的地区,对我国乃至整个亚洲的气候系统演变具有重要影响。因此,准确提取高亚洲融雪末期雪线高度,研究其时空差异及其影响因素至关重要,可为研究冰雪系统变化及其对气候变化响应提供关键信息。本研究以高亚洲为研究区,以2001-2016年逐日MODIS积雪产品为主要数据源,在高亚洲区域发展了大尺度融雪末期雪线高度的遥感提取方法,首先对逐日的MODIS积雪覆盖率产品(Fractional Snow Cover,FSC)进行去云处理,获得积雪覆盖日数(Snow Covered Days,SCD)数据集;并用冰川年物质平衡观测数据、融雪末期Landsat数据对提取终年积雪的MODIS SCD阈值进行率定;最后以MODIS SCD提取的终年积雪面积结合地形“面积—高程”曲线实现大尺度融雪末期雪线高度信息的提取。通过线性回归、趋势分析法、变异函数等方法,揭示了高亚洲融雪末期雪线高度的空间分布规律、时空变化特征及空间异质性;定量分析了不同空间尺度融雪末期雪线高度受经度、纬度和海拔的影响;逐格网探索融雪末期雪线高度与气象要素(气温、降水)之间的关系,得出以下结论:(1)本文发展的高亚洲融雪末期雪线高度遥感提取方法具有可行性。与Landsat影像提取的“真值”相比,平均相关性系数R=0.82;12条冰川所在格网的融雪末期雪线高度与冰川年物质平衡之间呈显著的负相关关系(平均R=-0.66)。(2)高亚洲融雪末期雪线高度空间分布主要表现出两个基本特征:呈典型的纬度地带性分布(随纬度向北增加雪线高度逐渐降低的特点);呈现出从喜马拉雅山脉、青藏高原高海拔区域向周围低海拔区呈环状降低的特点。高亚洲西部地区雪线高度相对较低且等值线分布密集,喜马拉雅山脉和青藏高原(5941 m)雪线高度较高且等值线分布稀疏。(3)高亚洲融雪末期雪线高度变化总体表现为增加趋势,75.3%的格网雪线高度呈现不同程度的增加趋势,其中呈显著增加的格网占24.2%,仅有0.9%的格网呈显著下降趋势。不同区域雪线高度年际变化存在差异,兴都库什和西喜马拉雅的年际变化呈下降趋势,下降速率分别-2.43m yr-1、-0.16 m yr-1,喀喇昆仑山(0.44 m yr-1)的雪线高度呈基本稳定的状态;高亚洲融雪末期雪线高度的空间自相关距离为1550 km。(4)高亚洲融雪末期雪线高度受纬度、经度和海拔的影响分别为60.5%、2.6%和36.9%,不同子区域的回归方程及主导因素体现出明显的差异;气温与雪线高度呈正相关关系(平均R=0.58),与降水呈微弱的负相关性,夏季气温是影响高亚洲雪线高度年际变化的主要气候因素(占总格网的69.26%),希萨尔—阿莱山、帕米尔和兴都库什受年降水量的影响相对较大。
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