结合遥感数据的次网格融雪模拟研究

融雪空间模拟一般以网格为基本模拟单元。虽然单点上的积雪物理过程模拟方法已相对完善，但由于网格内积雪分布与地形环境特征的空间异质性，单点的模拟方法不能直接应用于网格尺度。亟待发展次网格融雪模拟参数化方法，以提高积雪空间模拟精度。本项目选择祁连山冰沟小流域为研究区，开展结合遥感数据的次网格融雪模拟研究，主要内容包括：1）结合地形环境特征，区分不同能量项和质量项在积雪空间变化中的作用，构建次网格积雪覆盖比例和积雪空间衰减模式之间的动态函数关系，扩展传统积雪衰减曲线的适用范围；2）通过反演连续时间序列的遥感积雪覆盖比例，结合能量平衡方法与积雪衰减曲线，模拟次网格积雪分布与融雪过程，并根据积雪覆盖比例的时间变化对融雪模拟值的强度进行制约。研究的预期目标是：建立结合遥感数据的，基于能量过程和地形环境特征的次网格尺度融雪模型。

本项目的研究目标为, 明晰次网格积雪覆盖比例和积雪空间分布模式之间的动态关系；发展结合遥感数据的，基于能量过程和地形环境特征的次网格尺度融雪模型。经过一系列野外观测与数值实验，项目组完成了既定研究目标。共完成论文7篇，其中项目主持人第一作者论文6篇，SCI论文2篇。研究成果主要包括：.(1) 明晰了积雪覆盖比例和积雪空间分布模式之间的动态关系及不同能量因素对其影响，指出在积雪较浅的区域，积雪积累期很难找到积雪空间累积分布的相似性存在的证据，然而对水文效应至关重要的融雪期，可建立雪水当量与雪盖面积之间的相互估算关系。次网格尺度积雪分布的异质性，极大地依赖于短波辐射。.(2) 建立了完善的次网格融雪模拟方法。该方法使用能量平衡方法进行网格内融雪空间模拟，并利用连续的雪盖比例时间变化对之约束。采用该方法，可以快速和较为准确地模拟出次网格尺度积雪分布的位置信息，将这些特征反映到融雪模型中，从而提高积雪模拟的合理性和准确性。.(3) 形成了完善的云下积雪覆盖比例插值技术。.(4) 在雪水当量-积雪面积比例动态关系获取、云下积雪覆盖比例插值、次网格积雪分布判别等的基础上，形成了结合遥感积雪覆盖比例对不同的积雪模型进行标定的可靠方法。开展了结合遥感数据的流域尺度融雪模拟。 .(5) 进一步探讨了风吹雪在积雪水文过程中的作用，指出了风吹雪对高海拔高风速地区次网格积雪分布可能存在的重要影响。.(6) 本项目部分支持了大冬树垭口和葫芦沟积雪观测系统的建立。.通过本项目的系列研究，为理解山区复杂地形条件下积雪消融过程提供了更深入的机理解释，为多尺度积雪水文过程模拟提供了可靠的方法选择。