2000_2010年吉林省积雪时空变化特征及其与气候的关系_杨倩

者用于验证积雪指数的精度。
３．２ 卫 星 遥 感 数 据 本文使 用 ＭＯＤＩＳ 雪 覆 盖 每 日 合 成 数 据 产 品
ＭＯＤ１０Ａ１，来 源 于 美 国 国 家 雪 冰 数 据 中 心 （ｈｔｔｐ：／／ ｎｓｉｄｃ．ｏｒｇ／／），空 间 分 辨 率 为 ５００ ｍ。 研 究 区 在 全 球 正弦曲线投影 ＳＩＮ（Ｓｉｎｕｓｏｉｄａｌ ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）系统中每 天有两个数据，编号为 ｈ２６ｖ０４和 ｈ２７ｖ０４，数据 等 级 质量 为 ３ 级，数 据 格 式 为 ＥＯＳ－ＨＤＦ。 选 取 ２０００～ ２０１０年每年１０月１日到次 年 ４ 月 ３０ 日 的 数 据，１０ 个积 雪 季 节 ４ ８６４ 个 数 据。 利 用 ＭＲＴ（Ｍａｐ Ｒｅ－ ｐｒｏｊｅｃｔ Ｔｏｏｌｓ）进行 数 据 格 式 转 换、投 影 变 换、重 采 样和图 像 拼 接，把 ＨＤＦ 格 式 转 换 为 Ｇｅｏｔｉｆｆ格 式， 将 ＳＩＮ 地 图 投 影 转 换 为 ＷＧＳ８４／ＵＴＭ 系 统，重 采 样方法为最临近 法。 最 后，利 用 吉 林 省 矢 量 边 界 将 影 像 裁 剪 ，获 取 研 究 区 每 日 积 雪 遥 感 影 像 。
积 雪 日 数 是 在 整 个 积 雪 季 时 间 段 内 像 素ｉ 持 续 有 积 雪 覆 盖 的 时 间 ，定 义 为 ：
第３期 杨 倩等：２０００～２０１０年吉林省积雪时空变化特征及其与气候的关系 ４ １５
Ｎ
∑ ＳＣＤ ＝ （Ｄｉ２ －Ｄｉ１） ｉ＝０
（１）
其中：Ｄｉ１ 和 Ｄｉ２ 分别为每个积雪季的起始 日 期 和 终
收 稿 日 期 ：２０１１－０６－２７；修 订 日 期 ：２０１１－１２－３０ 基金项目：教育部新世纪优秀人才计 划 项 目 （ＮＣＥＴ－０７－０３５３），中 央 高 校 基 本 科 研 业 务 费 专 项 资 金 （２００９０３０４６），国 家 自 然 科 学 基 金 项 目
（４０９７４０４７）资 助 。 作者简介：杨 倩（１９８７－），女，甘肃定西人，硕士研究生，主要从事积雪定量遥感研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｙａｎｇｑｉａｎ１０＠ ｍａｉｌｓ．ｊｌｕ．ｅｄｕ．ｃｎ。 通 讯 作 者 ：陈 圣 波 （１９６７－ ），男 ，河 南 信 阳 人 ，教 授 、博 导 ，主 要 从 事 定 量 遥 感 研 究 。Ｅ－ｍａｉｌ：ｃｈｅｎｓｂ＠ｊｌｕ．ｅｄｕ．ｃｎ。
４１ ４ 遥 感 技 术 与 应 用 第 ２７ 卷
雪的变化主要是气温和降水量等多种气候要素共同 作 用 的 结 果 。 一 般 来 说 ，积 雪 与 气 温 呈 负 相 关 ，与 降 水呈正相 关 。 ［５－８］ 本 文 基 于 ＭＯＤＩＳ 数 据 产 品 提 取 积 雪 时 空 变 化 信 息 ，建 立 积 雪 覆 盖 指 数 ，计 算 积 雪 初 日 、积 雪 终 日 及 积 雪 日 数 ，进 而 评 价 吉 林 省 积 雪 指 数 变 化 特 征 与 气 温 、降 水 的 相 关 关 系 。
１ 引 言
积 雪 是 地 球 表 面 最 为 活 跃 的 自 然 要 素 之 一，积 雪 面 积 、雪 深 、雪 的 反 射 率 等 是 全 球 能 量 平 衡 模 型 中 的重要输入参数 。 ［１］ 积雪通过高反照率和低热 传 导 率影响局部地区乃 至 全 球 的 季 节 性 气 候 变 化；积 雪 又是干旱半干旱区 水 资 源 的 重 要 来 源，尤 其 在 春 季 雪融阶段。有效的积雪监测有助于研究气候系统变 化对自然生 态 系 统 带 来 的 重 大 影 响，能 为 气 象、气 候 、农 业 以 及 防 灾 减 灾 等 众 多 领 域 提 供 信 息 服 务 。
基 于 不 同 观 测 资 料，我 国 很 多 学 者 对 中 国 不 同 地区积雪的分布及长期变化趋势与气候的响应关系
等进行了多方面研究。青藏高原东部是高原积雪年 际 变 化 最 显 著 的 地 区，柯 长 青 等［２］综 合 ＳＭＭＲ、 ＮＯＡＡ 和站台实测数据发现，从 ２０ 世纪６０ 年 代到 ８０ 年代积雪年际波动幅度有明显增加趋势，且 存在 ３ａ左右的准周期。 长 江 黄 河 源 区 积 雪 变 化 存 在 一 高 一 低 两 个 中 心 ，通 过 １６ 个 气 象 站 台 逐 日 积 雪 资 料 发 现 长 江 源 和 黄 河 源 头 地 区 降 雪 较 早 ，积 雪 季 节 长 ， 结束晚，消退过程 缓 慢；而 在 黄 河 源 东 部 地 区，降 雪 较晚，积 雪 发 展 比 较 缓 慢，消 退 过 程 迅 速 。 ［３］ 利 用 ２０００～２００９年 ＭＯＤＩＳ监测的８日积雪合成产品和 气象 数 据，卢 新 玉 等 发 ［４］ 现 在 新 疆 玛 纳 斯 河 流 域 随 着海拔的降低，气 候 对 积 雪 变 化 的 影 响 越 明 显。 积
ａｎｄ Ｉｔｓ Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓ ｔｏ Ｃｌｉｍａｔｅ Ｃｈａｎｇｅ ｆｒｏｍ ２０００ｔｏ ２０１０［Ｊ］．Ｒｅｍｏｔｅ Ｓｅｎｓｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ，２０１２， ２７（３）：４１３－４１９．［杨倩，陈圣波，路鹏，等．２０００～２０１０年吉林省积雪时 空 变 化 特 征 及 其 与 气 候 的 关 系 ［Ｊ］．遥 感 技 术 与 应 用 ，２０１２，２７（３）：４１３－４１９．］
ＭＯＤＩＳ 积 雪 产 品 利 用 云 和 雪 的 波 谱 特 征 ，即 在 可见光 波 段 （０．５４５～０．５６５μｍ）有 相 似 的 波 谱 特 性，而在短波 近 红 外 波 段 （１．６２８～１．６５２μｍ）差 异 明显，建立 ＮＤＳＩ指数可区分雪和大部分积云，但 是 难以区 分 薄云 和雪。除 考 虑 森 林 覆 盖区 的 情 况， ＭＯＤ１０Ａ１积雪识 别 算 法 还 引 入 水 陆 阈 值 设 定、云 掩膜和热掩膜区分 薄 云 和 雪，由 此 最 终 确 定 积 雪 面 积 。 ［１０－１１］ ＭＯＤ１０Ａ１ 数 据 的 精 度 受 云 覆 盖、积 雪 深 度、植被覆盖类型和 土 地 利 用 类 型 等 多 种 因 素 综 合 影响。ＭＯＤＩＳ产品精度较 高，总 体 精 度 达 到 ９３％， 在部分庄 稼 地 和 农 田 精 度 达 到 ９９％。 ＭＯＤ１０Ａ０１ 产品可较好地消除云对地表积雪分类精度的影响， 晴天时 ＭＯＤ１０Ａ１总精度可达到 ９８．５％，积雪分类 精度为 ９８．２％ 。 ［１２－１４］ 故 在 此 选 择 ＭＯＤ１０Ａ１ 产２０１２ 年 ６ 月
ＲＥＭＯＴＥ Ｓ遥ＥＮ ＳＩ感ＮＧ Ｔ技ＥＣ ＨＮ术ＯＬ ＯＧ与Ｙ ＡＮ应Ｄ ＡＰ用ＰＬＩＣＡＴＩＯＮ
Ｖｏｌ．２７ Ｎｏ．３ Ｊｕｎ．２０１２
引 用 格 式：Ｙａｎｇ Ｑｉａｎ，Ｃｈｅｎ Ｓｈｅｎｇｂｏ，Ｌｕ Ｐｅｎｇ，ｅｔ ａｌ．Ｓｐａｔｉｏ－ｔｅｍｐｏｒａｌ Ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｎｏｗ Ｃｏｖｅｒ ｉｎ Ｊｉｌｉｎ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ
２０００～２０１０年吉林省积雪时空变化特征 及其与气候的关系
杨 倩，陈圣波，路 鹏，杨 莹，王明常
（吉林大学地球探测科学与技术学院，吉林 长春 １３００２６）
摘要：利用 Ｔｅｒｒａ卫星提供的２０００年１０月１日到２０１０年 ４ 月 ３０日每日雪覆盖产品 ＭＯＤ１０Ａ１， 提取研究区积雪覆盖指数 ＳＣＩ、积雪日数 ＳＣＤ、积雪初日 ＳＣＯＤ 及积雪终日 ＳＣＭＤ 遥感信息，结合 同 期 吉 林 省 界 内 ２３ 个 地 面 气 象 观 测 站 的 同 期 气 温 和 降 水 资 料 ，分 析 该 区 积 雪 的 变 化 特 征 与 气 温 和 降水的关系。结果表明：① 吉林省大部分地区积雪日数为３０～９０ｄ，东部山区积雪持续时间长、积 雪初日日期早以及积雪终日日期晚，中西部地 区 变 化 情 况 相 反；② 积 雪 覆 盖 指 数 ＳＣＩ呈 波 浪 式 变 化，与积雪季气温呈负相关；③ 积雪日数与气温呈反相关、与降水量呈正相关，与积雪季气温、夏季 降水量的 相 关 系 数 分 别 为 －０．７４０７、０．６８７５；积 雪 初 日 情 况 相 反，与 积 雪 季 气 温、夏 季 平 均 气 温 为 ０．７４３、０．５４７９；积 雪 终 日 与 气 温 呈 反 相 关、与 降 水 量 呈 正 相 关，与 积 雪 季 气 温、夏 季 降 水 量 为 －０．５２１４、０．４６４７。 积 雪 指 数 均 对 气 温 的 变 化 更 敏 感 ，气 温 升 高 导 致 积 雪 初 日 推 迟 、积 雪 终 日 提 前 ， 从 而 使 积 雪 日 数 减 小 ；积 雪 季 降 水 量 的 增 加 有 利 于 积 雪 日 数 增 大 ，而 积 雪 终 日 的 推 迟 有 利 于 夏 季 降 水量的增加。 关 键 词 ：吉 林 省 ；积 雪 ；气 温 ；降 水 ；ＭＯＤＩＳ 中 图 分 类 号 ：Ｐ ４２６．６３；ＴＰ ７９ 文 献 标 志 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１００４－０３２３（２０１２）０３－０４１３－０７
４ 积雪指数提取方法
本文将 研 究 区 内 的 ＭＯＤ１０Ａ１ 数 据 中 的 雪 像 元（编码为２００）赋值为１，非雪像 元 赋 值 为 ０。 在 每 个积雪季逐日分类 图 像 叠 加 的 基 础 上，计 算 出 吉 林 省２０００～２０１０ 年 每 年 积 雪 持 续 时 间，即 积 雪 日 数 ＳＣＤ（Ｓｎｏｗ Ｃｏｖｅｒ Ｄｕｒａｔｉｏｎ／ｄａｙｓ）。 由 此 ，进 一 步 计 算积雪覆盖指数 ＳＣＩ（Ｓｎｏｗ Ｃｏｖｅｒ Ｉｎｄｅｘ）、积 雪 初 日 ＳＣＯＤ（Ｓｎｏｗ Ｃｏｖｅｒ Ｏｎｓｅｔ Ｄａｔｅｓ）以 及 积 雪 终 日 ＳＣＭＤ（Ｓｎｏｗ Ｃｏｖｅｒ Ｍｅｌｔｉｎｇ Ｄａｔｅｓ）［１５－１７］。 ４．１ 积雪日数 ＳＣＤ
止日期，分别对应１０月１日和次年的 ４ 月３０ 日；Ｎ
为整个图像总的像元个数。
４．２ 积雪初日 ＳＣＯＤ
为计 算 ＳＣＯＤ，需 要 计 算 １０ 月 １ 日 至 １２ 月 １
２ 研究区概况
吉 林 省 位 于 东 北 地 区 的 中 部 ，地 处 北 温 带 ，属 温 带大陆性季 风 气 候，地 理 位 置 １２１°～１３１°Ｅ、４１°～ ４６°Ｎ 之 间。 研 究 区 域 东 西 长 ６５０ ｋｍ，南 北 宽 ３００ｋｍ，总面积１８．７４万 ｋｍ２，占全国 总 面 积 的 ２％ （图１）。吉 林 省 地 貌 形 态 差 异 明 显，地 势 由 东 南 向 西北倾斜，呈明显 的 东 南 高、西 北 低 的 特 征，形 成 了 山地、丘 陵、平 原 三 大 地 貌 类 型，由 此 可 分 为 东、中、 西 ３ 个 区 域 。 其 中 ，东 部 地 区 森 林 覆 盖 率 较 高 ，西 部 地区主要以荒漠和 盐 碱 地 为 主，而 中 部 城 镇 分 布 较 为密集 。 ［９］