青藏高原多年冻土区积雪对沼泽、草甸浅层土壤水热过程的影响

有无积雪覆盖下浅层土壤水热过程是青藏高原多年冻土区水能循环中的一个重要不确定因素.为了研究积雪覆盖对高寒沼泽、草甸浅层土壤水热过程的影响,在青藏高原多年冻土区选择了典型的有无积雪覆盖的沼泽、草甸建立观测场,观测浅层土壤的温度和水分状况.通过分别研究积雪对高寒沼泽、草甸浅层土壤温度和水分的影响,结果表明:高寒沼泽、草甸在有积雪覆盖下浅层土壤开始冻结和消融的时间都有所滞后,且冻结持续时间相应有所增加.由于积雪覆盖,浅层土壤温度变化速率略有减小而水分变化速率略有增加,积雪起到了抑制土壤温度变化速率和促进土壤水分变化速率的作用.积雪覆盖对秋季冻结过程和夏季融化过程浅层土壤的温度和水分的影响明显大于冬季冻结降温过程和春季升温过程,且对融化过程的影响较冻结过程明显.通过对比分析有无雪盖沼泽和草甸土壤,说明积雪的覆盖对沼泽土壤温度的影响要大于草甸土壤,对土壤水分融升过程的影响大于冻降过程,且对沼泽浅层土壤的影响大于草甸浅层土壤.     

阿勒泰地区雪灾遥感监测模型与评价方法

利用我国新疆阿勒泰地区1996～1997年两次雪灾期间的NOAA卫星数据及地面气象台站观测资料,建立了积雪深度遥感反演模型;利用线性混合光谱分解原理,研究了基于像元的积雪覆盖率及积雪空间分类算法;提出评价积雪对草地畜牧业危害程度的两种基于格网数据结构的定量化指数.结果表明,通过积雪深度反演模型和线性混合光谱分解方法可计算基于像元的积雪深度和覆盖率,提高积雪分类的精度.建立的基于格网单元的积雪危害指数模型可系统地表达积雪区的雪情、草情、畜情和气象因子的空间分布状况,综合反映积雪对草地畜牧业的危害程度.     

锡林浩特草原小叶锦鸡儿灌丛的阻雪能力及其对积雪形态的影响

通过对典型草原区小叶锦鸡儿灌丛积雪体的调查,研究了灌丛特征(灌丛高度、灌丛迎风侧宽度、灌丛顺风侧长度)对积雪形态(积雪高度、积雪宽度、雪辫长度)的影响.结果表明:小叶锦鸡儿灌丛高度与积雪形态参数呈显著二次多项式函数关系,灌丛迎风侧宽度、灌丛顺风侧长度与积雪形态参数呈显著幂函数关系(指数<1).灌丛积雪形态和发育特征是灌丛特征参数共同影响和作用的结果,其中,灌丛高度对积雪高度影响最大,灌丛迎风侧宽度对积雪宽度和雪辫长度影响最大.灌丛较小时积雪形态发育较快,随后逐渐趋于稳定.灌丛二维滞雪范围模型直接反映灌丛对风力的干扰范围和积雪的潜在范围,间接反映灌丛的滞雪能力;灌丛三维阻雪体积模型直接反映一定雪源、风况条件下灌丛的阻雪能力.本文建立的灌丛滞雪范围和灌丛阻雪体积模型可为典型草原风吹雪区积雪资源估算和雪害防治提供理论依据.     

黑龙江流域积雪覆盖时空变化遥感监测

利用MODIS双星数据对黑龙江流域2003—2012年的积雪覆盖面积进行提取和验证,然后基于合成的数据分析研究区积雪覆盖面积的季节和年际变化.结果表明: 双星合成降低了云的影响,总体精度>91%,可以满足分析和研究需求.研究期间,黑龙江流域积雪覆盖面积存在显著的季节变化,7、8月的积雪最少,几乎为零,1月积雪覆盖面积最大,占流域的80%以上.2003—2004、2009—2010年冬季积雪覆盖面积较高(>180×10⁴ km²),2011年冬季最大积雪覆盖面积较低(150×10⁴ km²).积雪覆盖的年际变化与年平均气温和平均降水量的波动存在一定的对应关系:积雪覆盖面积较低年份对应的年降水量较少、平均气温较高,反之亦然.2003—2012年,研究区5、6月的积雪覆盖面积呈减少趋势,降水量增加和气温的升高与积雪覆盖面积减少紧密相连.     

森林积雪蒸发测算方法及研究进展

森林积雪蒸发(升华)动态的准确测算是正确理解森林积雪区地表能量和水量平衡的关键问题之一,也是区域水文模型和气候模式的重要环节.本文综述了现有的森林积雪蒸发测算方法,分析了质量平衡法(包括雪水当量法、降雪和穿透降雪对比测量法、雪面蒸发器法、蒸渗仪法、单株称量法、树冠截雪称量法和γ射线减弱技术)和微气象法(包括波文比能量平衡法、彭曼联合法、空气动力学法、表面温度技术和涡度相关法)的适用性.同时对不同森林类型积雪蒸发及其影响因素的研究进展进行了详细回顾,并结合现有研究的不足对今后的森林积雪蒸发研究进行展望,以期为未来的森林积雪蒸发相关研究提供指导.     

古尔班通古特沙漠南缘草本层对积雪变化的响应

草本层是古尔班通古特沙漠植物群落下层层片的构建者, 冬季积雪提供了其生长发育所需要的主要水分, 积雪的增加或减少对草本植物数量和生物量会产生显著的影响。该研究利用人工增减积雪的方法, 在古尔班通古特沙漠南缘设置了5个不同厚度的积雪处理: 0积雪、50%积雪、100%积雪、150%积雪和200%积雪, 其中100%积雪为自然积雪。采用1 m × 1 m的样方, 对草本层片的物种数、盖度、密度、高度进行了调查, 还采用收获法测定了草本层片的地上生物量和优势种小花荆芥(Nepeta micrantha)的单株地上生物量。对研究区内13个科29种草本植物的研究表明: 1)单位面积出土幼苗数量跟积雪厚度呈显著正相关关系, 草本层片的盖度、密度对积雪的变化响应显著, 随着积雪增加, 草本层片的密度和盖度呈递增趋势, 而草本层片的平均高度呈递减趋势, 但不同积雪处理间的物种数和总地上生物量没有显著差异; 2)积雪厚度与优势种的株高和地上生物量呈显著负相关关系, 积雪的增加导致优势种的单株生物量和株高显著降低; 3)积雪厚度的变化主要影响了草本层片植物种子萌发的数量, 但对物种数量没有显著影响。这表明: 虽然积雪是草本植物的主要水分来源之一, 但荒漠植物群落的草本植物对积雪的变化具有很强的缓冲能力, 即使积雪很少, 草本层片的物种构成也不会发生显著变化, 草本层片的净初级生产力也保持相对稳定。     

天山北坡积雪消融对不同冻融阶段土壤温湿度的影响

积雪作为一种特殊的覆被,直接影响着土壤温度、土壤水分分布及其冻结深度、冻结速率等,影响当地的生态水文过程。利用2017年11月1日至2018年3月31日天山北坡伊犁阿热都拜流域的土壤含水率资料,划分土壤不同冻融阶段,结合积雪不同阶段,进而分析积雪消融对季节性冻土温湿度的影响。结果表明:在整个土壤冻融期间,土壤温湿度的变化取决于积雪深度、大气温度和雪面温度的高低,且与其稳定性有关。土壤冻结阶段,土壤温湿度持续下降,表层土壤温湿度受气温影响较大,且波动明显,而深层土壤的温湿度变化平缓;土壤完全冻结时,有稳定积雪覆盖,由于积雪的高反射性、低导热性,影响着地气之间的热量传递,因此土壤的温湿度变化较为平稳,积雪有一定的保温作用;冻土消融阶段,气温回升,积雪消融,地表出露,各层土壤温度随气温变化而变化,且越靠近地表,土壤温度越高,变幅越大,与冻结期完全相反。由于融雪水的下渗,土壤湿度快速增加。进一步分析积雪与土壤温湿度的相关性得出,积雪对土壤温湿度的影响分不同时期,对土壤温度的影响主要在积雪覆盖时,对土壤湿度的影响主要是在积雪消融时期,这对于研究该地生态水文循环及后续融雪性洪水的模拟与预报具有一定的参考价值。     

阿勒泰地区雪灾遥感监测模型与评价方法

利用我国新疆阿勒泰地区1996～1997年两次雪灾期问的NOAA卫星数据及地面气象台站观测资料,建立了积雪深度遥感反演模型;利用线性混合光谱分解原理,研究了基于像元的积雪覆盖率及积雪空间分类算法;提出评价积雪对草地畜牧业危害程度的两种基于格网数据结构的定量化指数．结果表明,通过积雪深度反演模型和线性混合光谱分解方法可计算基于像元的积雪深度和覆盖率,提高积雪分类的精度．建立的基于格网单元的积雪危害指数模型可系统地表达积雪区的雪情、草情、畜情和气象因子的空间分布状况,综合反映积雪对草地畜牧业的危害程度。     

积雪变化对陆地生态系统植被特征和土壤碳氮过程的影响

在季节性积雪地区,冬季气候变暖导致积雪变薄、积雪不连续、融雪提前及雪盖面积缩小等现象。然而相较于氮沉降、增温、降水变化等全球变化因子,目前尚缺乏积雪因子对陆地生态系统过程和功能影响的系统报道。为加深人们对积雪特征变化生态后果的认知,综述了积雪深度和融雪时间变化对植被物候和群落组成、凋落物分解、土壤碳氮过程、温室气体排放和土壤微食物网(土壤动物和微生物)的影响。由于模拟积雪变化手段不同和复杂的气候、土壤背景,生态系统各要素对积雪特征变化的响应规律存在较大的分异和不确定性。例如,在未来气候变暖导致积雪变薄和融雪提前情景下,植被物候提前,生长季延长,导致生产力增加和凋落物数量增加,禾草比例减少导致凋落物质量增加,早春温度高刺激微生物活性,凋落物分解速率高,促进土壤碳氮周转过程。但积雪减少和融雪提前导致的早春低温和夏季干旱也可能引起植被生产力下降,凋落物数量减少质量降低,土壤微生物活性低,分解速率低,从而减缓碳氮周转过程。此外,积雪特征变化对植被特征和土壤碳氮过程影响相关研究目前还存在以下问题：1)积雪深度和融雪时间对生态系统的影响是否存在交互效应仍缺乏关注,且积雪变化对后续生长季是否存在持续...     

长白山阔叶红松林冬季雪面蒸发特征

利用2002-2005年冬季积雪期涡度相关水汽通量和微气象观测资料,对长白山阔叶红松林雪面蒸发动态及其与气象因子的关系进行分析.结果表明： 该涡度相关观测系统积雪期能量平衡闭合度为79.9%,潜热通量占净辐射的21.4%.研究期间,该区蒸发日变化呈单峰曲线形式,蒸发速率在融雪期大于稳定积雪期.30 min平均蒸发速率与净辐射呈线性关系,与气温呈二次曲线关系;蒸发日总量与净辐射呈二次曲线关系,与气温呈指数关系.积雪期蒸发日总量呈下降-稳定-上升的动态变化趋势,且上升期>下降期>稳定期,蒸发日总量最大值为0.73 mm·d^-1,最小值为0.004 mm·d^-1.2002-2003、2003-2004和2004-2005年积雪期蒸发总量分别为27.6、25.5和22.9 mm,占同期降水量的37.9%、19.5%和30.0%,平均蒸发日总量分别为0.17、0.19和0.17 mm·d^-1.     

青藏高原1979-2007年间的积雪变化

利用雪深被动微波遥感数据产品,对青藏高原1979—2007年积雪深度、积雪日数的分布变化及其趋势进行了分析。结果表明:青藏高原积雪日数、积雪深度和海拔三者之间在空间上具有显著正相关;青藏高原积雪在1988年发生突变,该年前后积雪分布有显著不同,这与20世纪80年代中后期青藏高原由暖干时期进入暖湿时期有关;将青藏高原按夏季水汽来源不同将其分为南北两部分,发现29年来北部积雪日数变化与全国积雪变化相反呈极显著增加趋势(R2=0.39,P0.01),以1.40 d/a的趋势增加,主要原因是西北部地区冬季积雪日数增加;南部积雪深度与全国积雪变化一致呈极显著减少趋势(R2=0.24,P0.01),以-0.04 cm/a的趋势减少,主要原因是东南部春、夏、秋三季积雪深度减少。     

荒漠藓类植物齿肋赤藓对4年积雪深度变化的生理生化响应

冬季降雪作为古尔班通古特沙漠最主要的降水形式,在荒漠生物土壤结皮的稳定和发育发挥重要作用。全球的持续变暖和极端气候事件的频繁发生导致荒漠冬季的积雪格局发生重大变化。荒漠藓类植物作为荒漠重要地被类型生物土壤结皮的重要组成成分,在生理生化层面将如何响应长期的积雪深度变化还不清楚。因此,通过野外设置去除积雪(-S)、自然积雪(S)、2倍积雪(2S)和3倍积雪(3S) 4个积雪梯度,探讨经历4年积雪深度变化下齿肋赤藓(Syntrichia caninervis)的生理生化特征。结果表明,积雪深度变化显著影响了齿肋赤藓的植株含水量、最大光化学量子产量(F_v/F_m)、实际光化学效率(Y(II))、渗透调节物质含量和抗氧化酶活性。与去除积雪处理相比,随着积雪深度的增加,齿肋赤藓的植株含水量、F_v/F_m和Y(II)呈现增加趋势,而植株内的游离脯氨酸、可溶性蛋白、可溶性糖、丙二醛(MDA)含量和超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)及过氧化氢酶(CAT)活性呈现降低趋势。相关性分析显示,齿肋赤藓的F_...     

HPLC法测定积雪草总苷转化产物中积雪草酸B单葡萄糖苷、羟基积雪草酸单葡萄糖苷和积雪草酸单葡萄糖苷的含量

本文建立了积雪草总苷转化产物中积雪草酸B单葡萄糖苷、羟基积雪草酸单葡萄糖苷和积雪草酸单葡萄糖苷含量的测定方法。采用Agilent 1100 Series高效液相色谱仪,Welch Materials,XB-C18(250 mm×4.60 mm,5μm)色谱柱,流动相为乙腈-4 mmol/Lβ-CD溶液(1～15 min:26∶74;15～45 min:28∶72;45～60 min:29∶71,磷酸调节至pH 2.8)梯度洗脱,流速为1.0 mL/min,柱温为30℃,检测波长为204 nm的方法。积雪草酸B单葡萄糖苷、羟基积雪草酸单葡萄糖苷和积雪草酸单葡萄糖苷依次在0.6～6.0μg、1.24～12.4μg和1.34～13.4μg范围内线性关系良好,Y=335.19X-4.7855(r=0.9999)、Y=303.61X-15.208(0.9998)和Y=281.77X-16.357(0.9999);平均加样回收率(n=6)依次为97.59%、100.19%和100.33%,RSD分别为1.70%、0.91%和0.45%。方法学研究结果表明该方法准确、可靠,适用于积雪草总苷转化产物中积雪草酸B单葡萄糖苷、羟基积雪草酸单葡萄糖苷和积雪草酸单葡萄糖苷的含量测定。     

高寒草甸地下根系生长动态对积雪变化的响应

2013年11月至2014年8月在青藏高原东缘红原县高寒草甸通过人工堆积的方法,进行了积雪量野外控制试验。以自然降雪的积雪量为对照(CK),设置了S1、S2和S3(积雪量分别为自然对照的2倍、3倍和4倍)3个处理,运用微根窗法追踪研究了积雪量改变后高寒草甸植被根系生长动态,并测定了积雪变化对土壤温度的影响。结果表明:高寒草甸植被根系生长存在明显的季节性变化,随着时间的推移,根系表面积、根尖数量及现存量逐渐增加并在8—9月达到最大值;当冬季积雪量达到143.4mm(S1),对根系生长最为有利(根系表面积、根尖数量、现存量及生产量最大),根系生长旺盛期(净生产速率较高)有所提前和延长,但随着积雪量进一步增加,积雪对根系生长的正效应逐渐降低,根系生长旺盛期逐渐推迟甚至消失;研究还发现,随着积雪量增加,0—10 cm土层土壤温度逐渐降低,相似的变化规律也出现在10—20 cm土层,但在时间上有所延迟;相关性分析表明,在不同土层中,根系生长与土壤温度均呈正相关。因此,积雪变化通过改变土壤温度影响高寒草甸植物根系的生长发育,最终可能会影响高寒草甸生态系统的碳分配与碳循环过程。     

积雪变化对高寒草甸钝苞雪莲(Saussurea nigrescens)繁殖分配及功能属性的影响

季节性雪被对植物的生长繁殖具有深刻影响。为阐明不同积雪梯度下钝苞雪莲各器官生物量、养分含量、繁殖分配及功能属性的变化规律,在青藏高原东缘红原县,通过人工堆积的方法开展积雪梯度（CK、S0、S1、S2、S3）控制实验,测量了不同积雪梯度下钝苞雪莲茎、叶、花苞的养分含量及繁殖分配等特征。结果表明：1）积雪变化没有显著改变钝苞雪莲的繁殖分配,但去除积雪（S0）显著降低了营养器官生物量。2）不同积雪处理下,个体大小与繁殖器官生物量均呈正线性关系（P<0.01）。3）茎部磷（P）含量随积雪量的增加显著升高（P<0.05）;叶部P含量随积雪量的增加先上升后下降,即：S2 > S1 > CK > S3 > S0,且存在显著差异（P<0.05）;各处理下植物的不同器官在养分上主要受氮（N）元素的限制。4）去除积雪（S0）降低了茎干重、株高、茎高、茎分配和单株花苞量,过度积雪（S3）则降低了株高、茎高和花苞长度,中度积雪（S1、S2）则分别降低了花苞长度与单株叶片数。由此可见,不同积雪量并未显著改变钝苞雪莲的繁殖分配,但却改变了其不同器官的功能属性与养分含量,使磷元素成为植物响应积雪变化较为敏感的指标。     

积雪草酸的研究进展

积雪草酸是一种乌苏烷型五环三萜酸,主要来源于伞形科植物积雪草。近年来发现积雪草酸具有抗炎护肤、保肝护肺、抗抑郁、降血糖、抗肿瘤等多种生物活性,从而引起了人们极大的研究兴趣。对积雪草酸的制备、含量分析和药理活性进行了简要综述。     

基于Sentinel-2时序数据的山区积雪识别与面积变化

积雪是全球气候变化的重要指示器,也是中国西北干旱地区重要的淡水资源。卫星遥感由于具有大面积短周期重复观测等特点,已经成为积雪识别与面积变化监测的重要手段。与Landsat TM相比,Sentinel-2影像具有更高的辐射分辨率、光谱分辨率和空间分辨率以及更高的时间分辨率,成为积雪研究的重要数据源。然而,在中小尺度,高分辨率卫星辐射亮度值不仅受大气水汽、气溶胶等大气衰减,受地形遮蔽、坡度、坡向等地形因素的影响,同时也受地表二向反射分布函数(BRDF)影响,从而使得地表信息失真。本文以中国天山中段为研究区,选择2017年5月—2018年4月共20时相Sentinel-2影像,基于数字高程模型(DEM),利用山地辐射传输模型考虑地表BRDF特性基础上对其同步进行大气校正与地形校正预处理,然后综合利用归一化差值积雪指数(NDSI)以及积雪在绿波段、近红外波段的反射率阈值法精确提取积雪覆盖信息,有效剔除了水体、浓密植被、阴影和辐射亮度较低像元对积雪识别的影响。同时,结合历史天气资料,重点分析了1年内研究区积雪面积变化特征。本研究对积雪消融引起的地表反射率和能量平衡变化以及陆地生态环境等研究具有重要意义。     

2001—2017年艾比湖流域积雪时空变化及其驱动因子分析

基于2001—2017年艾比湖流域MODIS遥感数据、气象数据和降水数据, 分析艾比湖流域2001—2017年积雪时空分布特征、变化趋势及其驱动因子。结果表明: (1)2001—2017年艾比湖流域积雪变化呈增加趋势。(2)2001—2017年艾比湖流域积雪与地表温度线性相关呈负相关性, 积雪与降水量线性相关呈正相关性。(3)在地表温度固定时, 积雪与降水的偏相关系数分别介于–0.83—0.90之间, 所占正相关面积为67.05%; 在降水固定时, 积雪与地表温度的偏相关系数分别介于–0.97—0.79之间, 所占负相关面积为95.67%。(4)艾比湖流域积雪变化受气候因子影响的区域占55.32%, 主要分布在艾比湖流域的东南两侧与西北区域, 其中降水主驱动区域占31.80%, 地表温度主驱动区域占1.19%, 地表温度和降水共同强驱动区域占0.49%, 地表温度、降水共同弱驱动区域占21.84%。     

东北地区农田防护林结构对林网内积雪分布格局的影响

东北地区冬季降雪是农田土壤水分的重要来源．探索农田防护林结构对林网内积雪分布格局的影响,是经营实践中如何依据疏透度指标来指导农田防护林结构调控的关键问题．通过由3个不同疏透度林带组成的林网内积雪深度的测定,对农田积雪分布格局进行了研究．结果表明,林网的结构对农田积雪分布产生较大影响．疏透度不同的林网内积雪分布的空间格局有明显差别。而且疏透度差异越大。分布格局的差异越显著．其中,在疏透度为φ2w=0．579、φ2s=0．268的林网内,农田积雪分布比较均匀,总体上整个农田积雪深度较为一致．这样,可依据疏透度与积雪分布格局的这种关系。指导冬季防护林带的结构调控与优化经营．     

高山地区土壤微生物生物量和土壤酶活性对雪被变化的响应

为了进一步了解气候变化背景下高山土壤生态过程, 2010 年11 月-2011 年4 月在青藏高原东缘采用PVC 管原位培养土壤的方法, 研究了雪况(积雪厚度和积雪周期)对土壤微生物生物量和土壤酶活性的影响。结果显示, 土壤温度和土壤含水量与覆雪状况具有显著的相关性。积雪厚度显著影响了微生物生物量和土壤蔗糖酶、过氧化氢酶、纤维素酶活性, 表现为30 cm 积雪时微生物生物量和三种酶活均明显高于50 cm 和100 cm 的值。积雪周期对微生物生物量和酶活没有显著影响。而两者的交互作用在微生物生物量和酶活性上均表现出显著的效应。说明了气候变暖背景下冬季覆雪的变化会显著改变土壤微生物生物量和活性, 进而对土壤C、N 相关的生物化学过程产生影响。