大兴安岭森林积雪特征及融雪径流模拟

This program will carry out research on effect mechanism of forest on snowmelt process. Our objectives are (1) to find out the interception and distribution effects of forest ecosystem, (2) to clarify the migration of water, heat and solute of snowfall and snowmelt within forest, (3) to reveal the forest acting mechanism as retaining and even increasing snow,extending snowmelt time and magnifying snowmelt runoff, and (4) to propose the optimal forest management measure contributing to snow accumulation. In addition, the multiple remote sensing data such as MODIS,AMSR-E and Landsat TM integrated with field plot investigation are used to estimate snow cover area and water equivalent within typical forest region. Consequently, this research will reveal temporal and spatial distribution and variation characteristics of snow at regional level and construct remote sensing based models to estimte snow depth and monitor snow change trends. In this research, based on long-term weather and forest inventory data, the effects of climate and forest change on snowmelt runoff will be explored. Meanwhile, using advanced computer technology such as GIS, database and VC++, the situ data are apply to simulating the distributed snowmelt runoff model to forecasting snowmelt runoff of forest watershed in Spring. This study provide a scientific basis for forest management and sustainable utilization of water resources for Daxing'anling's forest watershed.

从林分、小流域和大流域三个尺度水平上，开展森林对积雪融雪过程的影响机制研究，搞清森林生态系统对降雪的截留分配效应，弄清林内积雪与融雪过程中水、热、溶质的运移规律，揭示森林稳定积雪分布、增加积雪量、延长积雪融雪时间及增加融雪径流的作用机制，提出最佳的有利于积雪管理的森林经营方案；采用多源遥感数据（MODIS、AMSR-E 、TM），辅助以地面样点调查等方法，对典型区域积雪面积及积雪量等进行遥感估测，分析区域积雪时空分布和变化特征，建立雪深遥感反演模型，实现区域性积雪遥感动态监测；应用长期气象数据和森林资源数据，探讨森林植被和气候变化对融雪径流的影响机制；基于定位观测数据，结合GIS、数据库、VC++等计算机技术，建立分布式融雪径流模型，率定模型参数，实现森林流域的春季融雪径流预报，为大兴安岭森林经营管理和水资源可持续利用提供科学依据。

从林分和流域尺度水平上，采用长期定位观测和多源遥感数据，开展森林积雪特征及融雪径流模拟，结果如下：. ①3种森林类型的降雪截留率随降雪级别的增大而增大，相同降雪等级中不同林型的降雪截留率不同。森林类型对林内积雪深度有直接影响，常绿树种组成的林型林内积雪深度小于落叶树种组成的林型。其中落叶松林林内积雪深度最大，为27.92cm，樟子松林最小，为23.56cm。不同林型林内积雪密度在观测初期会随降雪的输入而降低，无雪期有相应的升高。其中，落叶松林与杨桦林林内积雪密度变化基本相同，而樟子松林林内积雪密度变化幅度较小。因此，不同森林类型的降雪截留效应主要受冬季林分郁闭度的影响。同时，郁闭度对林内积雪深度、积雪密度及雪水当量也有直接影响。. ②基于GF－1数据所建立的线性与非线性模型性能均略低于以Landsat－8数据构建的模型，其中GF－1数据最优反演模型精度为80.3%，较Landsat－8反演模型低1.6%；基于GF－1数据反演的雪水当量值与Landsat－8的基本相同；两类遥感数据反演得到的雪水当量在空间分布特征上基本一致，均反映了雪水当量与地形、植被及土地利用类型的高度相关性；由于山地林区植被和地形复杂，并且春季升温过程中地面积雪日消融速率快，GF－1数据以其高空间与时间分辨率上的优势能够更好地对研究区雪水水文过程进行监测。. ③2015年大兴安岭北部森林小流域融雪径流开始于4月17日，结束于5月7日，融雪径流历时21d；整个融雪径流过程呈先涨流、后回落、再稳定3个阶段，径流量介于0.08～1.09m3/s；5月11日后径流趋于稳定，径流量波动于0.46m3/s。融雪径流前期和后期日径流存在明显昼夜流量差，而洪峰期差异不大，洪峰流量可持续24h左右。融雪径流过程径流量受多重因子影响，其中受温度影响较大，二者相关系数r在0.85以上；径流量对气温的敏感性最大，敏感系数高达0.54；土表的融化会相应加大融雪径流量，而下层土壤融化会削减融雪径流量；降雨可加大涨流期径流量，延缓回落期径流量回落速率，且降雨量越大对径流量驱动力越强。