新疆西天山积雪稳定期不同下垫面雪物理特性对比

利用上海精创单双通道温湿度记录仪、Snow Fork雪特性分析仪和雪筛等仪器采集的积雪物理特性数据,对比了天山积雪雪崩站积雪稳定期不同下垫面条件下的积雪物理特性.结果表明:实验区内雪层平均温度林地最高,水泥路面最低;雪层剖面最底层的日平均温度草地最高,水泥路面最低;水泥路面温度梯度最大,林地的雪层温度梯度最小,且林地积雪剖面上层的暖中心出现时间滞后于草地和水泥路面1 h;水泥路面、草地、林地的平均含水率依次递增,分别为0.18%,0.19%,0.20%;雪层日平均相对湿度变化与雪层温度和含水率变化大致相同;草地、水泥路面、森林的上覆积雪的平均密度依次递减,分别为0.15,0.14,0.13g/m~3.林地雪层剖面上部的雪密度最小,但中部和底部的都高于草地和水泥路面的;林地的新雪质量分数最小,粗颗粒雪所占比例最大;而草地底部的深霜发育优于水泥路面和林地.     

不同放牧强度对典型草原雪的水文效应

采用冬季野外直接观测法,研究不同放牧强度对降雪、拦截雪、积雪的影响.结果表明,随放牧强度的增加,典型草原积雪深度和积雪量都呈现下降的趋势;冬季典型草原立枯物的高度和盖度与积雪深度和积雪量之间具有显著的正相关性;随植被(枯落物)盖度的增加,雪的风蚀量逐渐降低;在其他条件都相同的条件下,积雪深度和积雪量对典型草原的返青时期土壤含水量和植被盖度具有正向的影响,而对土壤容重具有负向的影响.     

玛纳斯河流域山区雪粒径HJ-1卫星反演

雪粒径是影响雪面能量收支和表征积雪状态的重要参数,利用遥感手段定量反演雪粒径信息对雪水当量估算、流域水资源管理和局地气候变化研究等具有重要意义.针对新疆玛纳斯河流域山区积雪表层粒径地遥感反演,以渐近式辐射传输模型为基础建立雪粒径反演模型,利用HJ-1卫星多光谱数据得到玛纳斯河流域山区冬季积雪期和春季融雪期的雪粒径反演结果,并利用地面实测数据对反演结果进行验证,最后分析雪粒径随海拔的分布特征.结果表明:建立的雪粒径反演模型能够较好地描述雪粒径与卫星遥感信号间的定量关系;雪粒形状对反演结果影响较大,当选择适当的雪粒形状时,雪面粒径反演值与实测值较为吻合;海拔对雪面粒径的分布影响较大.     

玛纳斯河流域山区积雪反射光谱特征分析

以新疆玛纳斯河流域为研究区,利用三次野外观测获取的山区积雪光谱数据(波段范围为350~2500nm),分析研究区内的典型地物光谱曲线特征,以及新雪、污化雪、陈雪和风吹雪的反射特性,探讨污染物类型和浓度、雪层含水量、雪粒径、雪与枯草混合物对积雪反射特性的影响,为山区积雪识别提供依据.结果表明:受污染物、雪层含水量、雪粒径、雪与枯草混合物等因素影响,污化雪、陈雪、雪与枯草混合物的光谱曲线兼有积雪与非雪地物的反射特性;在可见光波段,污化雪、陈雪的反射率有不同程度的下降,但是依然高于非雪地物的反射率;在近红外波段,新雪、污化雪、陈雪、风吹雪、雪与枯草混合物的光谱曲线在1020nm、1250nm处均出现积雪特有的吸收谷,在1080nm、1320nm、2246nm波段均出现积雪特有的反射峰.另外,污染物在降低积雪反射率的同时,使得污化雪在可见光波段的光谱曲线呈现上升趋势,即呈现污染物自身的光谱曲线特征,与其它类型的积雪形成明显对比,是区分污化雪与其它类型积雪的关键所在.     

玛纳斯河流域春季雪层参数特性分析

采用2014年春季野外观测的新疆玛纳斯河流域积雪物理特性数据(积雪深度、积雪密度、体积含水量、雪层温度),分析了流域融雪期的积雪参数特征,及其在垂直剖面上的廓线分布.结果表明:(1)研究区在融雪期的积雪随着深度的增加而温度逐渐降低,部分地区积雪保温作用明显,保温层位于雪表层下约10cm位置;(2)流域北部低山区雪密度随着积雪深度的增加逐步减小,高山区和亚高山区雪密度的垂直廓线呈现为中部大、积雪表层和底部小的分布特征;(3)北部低山区积雪体积含水量高于高山区和亚高山区,垂直廓线呈单峰曲线,峰值距雪表面约12cm;南部高山区和亚高山区积雪以潮雪为主,雪层含水量存在层位变化.     

基于卫星可见光扫描辐射计逐日数据区域雪情监测方法研究

VIRR是FY-3卫星上搭载的遥感探测传感器之一。利用VIRR逐日数据进行区域雪情监测,首先对数据作辐射校正、几何校正等相应预处理,然后计算归一化积雪指数(NDSI),并结合通道2、9反射率设定综合阈值进行积雪信息提取,并可利用降雪周期内逐日积雪数据去云处理,实现地区连续降雪最大雪盖统计以便于分析雪情。根据区域地面站实测数据对监测结果进行精度分析验证。研究表明,利用VIRR资料能够有效提取积雪信息,反映地区积雪实情,可推进国产卫星在灾害预警系统中的应用。     

基于VIRR逐日数据区域雪情监测方法研究

VIRR是FY-3卫星上搭载的遥感探测传感器之一.利用VIRR逐日数据进行区域雪情监测,首先对数据作辐射校正、几何校正等相应预处理,然后计算归一化积雪指数(NDSI),并结合通道2、9反射率设定综合阈值进行积雪信息提取,并可利用降雪周期内逐日积雪数据去云处理,实现地区连续降雪最大雪盖统计以便于分析雪情.根据区域地面站实测数据对监测结果进行精度分析验证.研究表明,利用VIRR资料能够有效提取积雪信息,反映地区积雪实情,可推进国产卫星在灾害预警系统中的应用.     

科学奇闻60秒

正火星上打印3D冰屋在茫茫火星,建起什么样的建筑最适合人类居住?在NASA最近的3D打印栖息地设计赛中,"火星冰屋"脱颖而出!设计者的思路:火星冰屋采用透明冰块进行3D打印,内部有膨胀膜将房屋外部和火星大气层隔开,成为宇航员的"后院",进出时必须佩戴氧气面罩,还有厨房、垂直温室、图书室供人使用,甚至还能成为夜里的荧光灯塔。     

小型化道路积雪清扫压块装置研制

基于小区、校园等狭小环境道路积雪清理及转运需求,采用模块化设计理念,研制一款集清雪、送雪、压雪、码雪功能于一体的小型化道路积雪清扫压实装置.给出设计方案,对关键的积雪压实、雪砖码放功能单元等进行详细的结构设计,在此基础上,运用多体动力学分析软件Adams仿真分析雪砖压制机构的工作可行性.该装置可为冬季路面积雪的高效转运和就地处理提供新的解决途径.     

山区复杂地形条件下GF-1卫星遥感雪面反射率计算

针对山区遥感影像计算雪面反射率的难点,采用各向异性校正与地形校正相结合的方法,将研究区不同坡面方向的雪面反射率归一化至平坦地表垂直观测方向上的雪面反射率,以消除地形影响.其中,各向异性校正采用二向反射分布函数(Bidirectional Reflectance Distribution Function,BRDF)模型;地形校正采用山地辐射传输模型.遥感影像选用新疆玛纳斯河流域的高分一号卫星(GF-1)宽幅相机数据.利用同步观测的积雪光谱数据对此方法的校正能力进行验证,结果表明此方法能够消除大部分地形和大气的影响;计算的雪面反射率在非阴影区与阴影区均与实测数据相一致;该方法可为山区积雪的光学遥感研究提供技术支撑.     

积雪覆盖下遗址土的强度劣化特征试验研究

基于不同厚度积雪覆盖条件,以抗压强度、表面硬度为评价指标,分析了遗址土的劣化破坏特征,同时设置对照组,使等质量未冻水直接入渗后进行冻融循环试验.研究发现两者对遗址土冻融循环的影响相差较大,在积雪完全融化前,等质量的未冻水入渗比积雪覆盖对土体的抗压强度劣化效应更大;同一时空范围内(处于雪层下相同位置),积雪厚度越大,融化后土体强度劣化越严重;积雪覆盖边缘位置下,土样干密度越大,抗压强度损失率越大,积雪覆盖的中央位置下土样由于雪存在"保温"效应,表现出强度劣化进程较其他位置土样缓慢.在积雪覆盖下,土样表面硬度劣化特征表现为干密度越小,表面硬度损失率越大;同一干密度时,覆盖雪层越厚,随着冻融循环进行,表面硬度损失率越高.     

长沙机场T3航站楼雪荷载数值模拟及取值

持续大量降雪在建筑物屋盖表面造成大量积雪,同时在风雪天气条件下,雪粒会发生复杂的漂移运动,使建筑的屋面会发生风致雪漂移现象,导致屋面局部实际雪荷载值超过设计值。长沙机场T3航站楼为造型较为独特的大跨屋盖结构,通过CFD(computational fluid dynamics)数值模拟方法对屋盖积雪分布进行研究,并分析设计取值。在模拟雪荷载时,采用了较为常用的VOF(volume of fluid)法,通过设定各相的体积分数来模拟其空间分布。数值模拟结果表明,积雪迁移现象对多级屋面的积雪分布产生显著影响,导致雪荷载分布不均匀。进一步结合荷载规范进行雪荷载包络设计,得到大厅区域和指廊区域的雪荷载分布系数。     

2000—2020年北疆地区积雪时空变化趋势及影响要素

基于北疆地区29个气象站点2000—2020年积雪数据集,分析了北疆地区20个水文年的积雪天数、年最大雪深、年均雪深、降雪次数、雪物候和气象要素变化,并对其影响要素进行了分析。结果表明,北疆地区近20年来冬季的积雪天数呈显著上升趋势,超过58%的气象站点降雪次数下降趋势显著,这与最低气温和降水量的显著增加密切相关。有72%的站点表现出了温度升高的趋势,近20年北疆地区降水量出现显著增加。雪物候方面,积雪持续天数呈现弱下降趋势,初雪日的出现时间明显推迟,增幅为0.17 d/a。终雪日的推迟并不显著。地理和气象因素与积雪密切相关,尤其是气温和降水量的变化会导致积雪深度发生显著变化,海拔对雪物候的影响程度比气象因素更加明显。     

白色死神—雪崩

新雪是一种疏松多孔的白色固体.厚度不大时,有益无害.但常年积雪的高山地区,因雪层不断积累,底部便在自重作用下压密变实,一旦大规模崩塌下来,其危害就不同凡响了.雪崩,就是山坡上的积雪,达到一定厚度时,受重力作用下滑,并在山坡积雪中引起连锁反应而发生的大规模雪体崩塌现象.雪崩并非一般山坡上的滚雪球现象,或局部滑雪现象,而是一种发生     

冬季青藏高原积雪与湖北汛期降水

利用青藏高原积雪日数资料,讨论青藏高原冬季（12月－－次年2月）积雪对湖北夏季降水及其旱涝的影响,结果表明,青藏高原冬季多雪年,湖北主汛期降水往往偏多,易涝,青藏高原少雪年则相反。     

谈积雪地区公路路基横断面设计应注意的几个问题

寒冷地区冬季由于自然降雪,特别是受风雪流的影响,公路雪阻经常发生,给交通运输带来很多困难,常常造成很大的危害。所以,对于积雪地区,在道路勘测与设计中必须考虑防止路基、路面的问题。应在选定路线走向和路基横断面设计方面尽量来解决这个问题。在多年实际工作中我们对积雪形成的规律和特点进行调查、观测、分析,在此基础上得出了一些结论,现扼要归纳如下：一、路基、路面积雪的过程首先对雪的转移过程进行分析。当降雪时,在风力较弱或没有风的情况下,公路上形成了等厚的雪层,一般来说,危害是不大的。当风力较强时,香则被吹…     

利用雪进行温差发电

日本秋田大学正在开展利用雪来进行温差发电的研究工作。他们把海水温差发电的原理应用于雪的温差发电,这是世界上首创的设计概念。这种独特的技术装置是利用鸟海山山麓仁贺保高原上的积雪或雪水田作低温能源。     

积雪温度和深度变化特征分析

根据能量守恒原理,考虑太阳短波辐射、大气和地面的长波辐射、潜能、感热传输以及下垫面的热传导等能量之间的平衡,并考虑雪层中的温度分布,建立了一种应用气象站观测数据进行积雪表面温度和深度预测的模型。应用浙江省新昌县气象站2004年12月30日19时到2005年1月2日20时、2005年3月12日19时到3月13日10时逐时的各气象要素资料进行模拟分析,并与该时段内所测得的积雪表面温度和深度进行对比,发现日落后到日出前积雪表面温度预测值和实测值误差在1.5℃以内;在日出到日落之间用于雪面温度观测的水银温度表受太阳辐射直接照射影响,读数明显偏大,并出现正值;积雪深度预测值和实测值误差在2cm以内。因此,该模型对积雪表面最低温度和积雪深度预测具有较好的应用价值。     

冬麦雪腐病的研究报告

冬麦雪腐病在春季田间积雪融化后开始表现明显。本文对发病条件等进行了调查并提出了防治建议。在积雪厚的年份及田块,次年融雪慢,田间长期积雪,地温不能很快升高;在10月中下旬至11月上旬降水多,4月份土壤湿度大,10月和4月日照时数较少,有利于该病的发生、发展;有播种越晚发病越重的倾向等。     

玛纳斯河流域积雪遥感地面同步观测

积雪作为冰冻圈主要组成部分,是全球能量和水循环的重要环节.利用卫星遥感技术获取的高时空分辨率的积雪分布和状态信息对寒区水资源管理、经济发展和社会稳定具有重要意义.目前,利用高分辨率光学和合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)卫星数据能够实现积雪覆盖范围的识别和雪层物化参数的反演,但识别和反演的精度在高寒山区条件下受地形影响严重.为改进现有识别和反演模型在山区条件下的适应性,以新疆天山北坡玛纳斯河流域为研究区,分别在2013年冬季积雪期和2014年春季融雪期进行了两次与SAR卫星同步的野外积雪观测,为山区积雪识别和积雪参数反演获取了地面实测光谱和积雪参数数据.对两次积雪观测的目的、方法和初步结果进行介绍.观测初步结果显示了积雪在研究区内空间分布不均一,季节性差异性明显,为后续通过高分辨率遥感手段获取山区积雪参数时间和空间变异性提供了基础.