高空间分辨率雪水当量对水文、生态和灾害研究至关重要。然而,被动微波雪水当量产品(10/25 km)因其空间分辨率较粗已无法满足现代高精度高分辨率的需求。本研究融合了最新校准的增强分辨率亮度温度与光学积雪面积比例和积雪覆盖日数等数据,基于深度学习FT-Transformer模型反演了三江源积雪期内(当年10月至次年4月)5 km空间分辨率的逐日雪深数据,通过逐月平均的积雪密度数据将雪深转化为5 km空间分辨率的雪水当量数据。为三江源的积雪资源监测提供了可靠的数据基础。
| 采集时间 | 1980/01/01 - 2020/12/31 |
|---|---|
| 采集地点 | 三江源 |
| 数据量 | 69.5 MiB |
| 数据格式 | Tiff |
| 数据空间分辨率(/米) | 5000m |
| 数据时间分辨率 | 日 |
| 坐标系 | WGS84 |
(1)校准的增强分辨率亮温数据(The Calibrated Enhanced Resolution Brightness Temperature,CETB)由美国国家雪冰数据中心提供(https://nsidc.org/data/NSIDC-0630/versions/1)。 该数据涵盖了1978年以来不同卫星的观测亮温数据,时间分辨率为1d,空间分辨率为6.25 km/3.125 km。
(2)积雪面积比例数据来源于文献(https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0924271624003265), 该数据时间分辨率为1 d,空间分辨率为5 km。积雪覆盖日数数据源于国家冰川冻土沙漠科学数据中心(http://www.ncdc.ac.cn), 该数据时间分辨率为1 d,空间分辨率为500 m。
(3)DEM数据由国家地理空间情报局(NGA)和国家航空航天局(NASA)运营的航天飞机雷达地形测绘任务(SRTM)提供(http://srtm.csi.cgiar.org/SELECTION/inputCoord.asp), 空间分辨率为90 m。
(4)土地利用类型数据源于MCD12Q1 V061数据集(https://earthexplorer.usgs.gov/), 采用其中IGBP分类标准的年度土地覆盖类型,该数据时间分辨率为1 yr,空间分辨率为500 m。
(5)积雪密度数据源于国家冰川冻土沙漠科学数据中心(http://www.ncdc.ac.cn)的青藏高原月度多年平均积雪密度格点数据集,该数据包含12景每月5 km的积雪密度图。
(1)利用Python平台统一批量处理各种数据源的空间分辨率为5 km,以此构建雪深反演的数据输入;(2)通过深度学习模型训练和参数优化实现多种数据融合的雪深反演模型;(3)使用训练保存的模型反演三江源雪深数据;(4)进行水体掩膜,然后通过前后日平均填补被动微波辐射计的轨道间隙;(5)将雪深数据乘以积雪密度获取雪水当量。
数据质量良好,由于雪水当量主要源于雪深通过逐月平均的积雪密度转化,而雪深的精度经验证良好:采用均方根误差(RMSE)、平均绝对误差(MAE)和相关系数(R)三个标准指标表示雪深误差,利用2000-2020年的地面实测雪深进行评估。验证结果表明,三江源地区的5 km雪深的RMSE位于8~8.5cm、MAE位于5.6~6.5 cm,R大于0.7,相较于中国长时间序列的雪深数据(25 km)相比(RMSE位于10~11.5 cm、MAE位于7.5~8.3 cm,R大于0.45)具有更优的精度。结果表明该反演的5 km雪深在三江源地区地区具有良好的精度。因此,转化得到的雪水当量数据集可作为评价该地区积雪资源的可靠数据基础。
| # | 编号 | 名称 | 类型 |
| 1 | 2023YFC3206300 | 冰冻圈要素演变及其对长江和黄河水资源的影响与应对 | 国家重点研发计划 |
本作品采用
CC BY 4.0 (知识共享 署名 4.0 国际许可协议)进行许可。
| # | 标题 | 文件大小 |
|---|---|---|
| 1 | sce_sjy |
| # | 时间 | 姓名 | 用途 |
|---|---|---|---|
| 1 | 2026/05/07 16:49 | ji*****hui |
论文题目:基于雪层追踪的积雪模型及其在黄河源区水文模拟中的应用
博士论文
摘要:黄河源区积雪融水是流域径流的重要组成部分,对下游水资源安全与生态稳定具有关键影响。然而,由于高寒山区降水相态识别困难、积雪过程模拟不足以及融雪径流贡献机制不清等问题,现有研究在量化积雪融水对径流贡献的时空格局及其作用机制方面仍存在显著不足。为此,本文围绕“高精度多相态降水产品构建—物理机制驱动的积雪融化模型开发—分布式水文模型耦合与积雪融水时空贡献分析”这一主线,系统开展了以下研究:
首先,针对降水相态判别精度低及数值误差大的问题,提出了一种基于机器学习的双阶段降水融合算法。该算法融合地面观测与再分析数据集,结合近地面气象要素(温度、湿度、气压)及大气垂直廓线特征(水汽分布、温压结构),打造了一套针对黄河源区更高精度的降水融合产品。然后利用贝叶斯方法,融合地表特征,整合多类大气特征,实现了降水类型的划分,并定量评估了降雪比例,最终形成了面向黄河源区的高精度多相态降水融合产品。与确定性方法相比,贝叶斯架构不仅提升了降水事件识别效率与数值精度,还能生成降水类型推断结果的空间不确定性分布,展示了其在遥感应用中的独特优势。
其次,为揭示雪层内部能量与水分迁移机制,开展了雪层垂直剖面能量-水量耦合过程研究。基于拉格朗日粒子追踪算法,构建了雪层能量-水量双守恒方程,建立了包含积雪密度重构与分层冻融相变过程的物理模型。重点分析了积雪积累-消融循环中临界温度梯度阈值、液态水滞留容量及反照率等关键参数的时空变异特征,并通过多情景敏感性实验优化了参数化方案。利用气象站观测数据与遥感积雪覆盖率产品对模型进行了率定与验证,确保了模拟的可靠性。
进一步,将所开发的拉格朗日积雪模型替换VIC(Variable Infiltration Capacity)模型中的双层积雪模块,系统评估了替换前后模型在积雪融雪期对雪深变化、径流贡献及响应时间的模拟改进效果。解析了黄河源区融雪径流贡献率的时空格局,揭示了积雪物候演变与季节性径流过程的响应特征。
本研究在降水相态高精度识别、积雪过程物理建模及水文模型结构改进等方面取得了系统性进展,显著提升了黄河源区积雪融水贡献的量化能力,对高寒山区水文过程模拟与水资源预测具有重要理论与应用价值。
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| 2 | 2026/04/07 22:58 | 田*禾 |
作为陈炼钢老师研究生负责长江黄河源课题五陈炼钢老师团队的一部分内容 需要积雪数据 望批准为盼!
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| 3 | 2026/03/25 03:36 | YA*****MIN |
将青藏高原数据与新疆冰冻圈做积雪对比分析
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| 4 | 2026/02/06 19:34 | 刘*远 |
用于青海省生态气象监测分析,分析积雪变化特征。
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| 5 | 2025/12/30 03:28 | 吴*娟 |
用于分析中国积雪时空演变特征,支撑气候变化研究、水资源评估及雪旱灾害预警。
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| 6 | 2025/09/19 02:56 | 蒋*杰 |
用于西北师范大学研究生项目数据需要。恳请贵院批准
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| 7 | 2025/07/15 02:27 | n****u |
用于论文写作,分析雪水当量的时空分布特征
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| 8 | 2025/07/09 01:27 | ji*****hui |
论文题目:多层可变积雪模型及其再黄河源区水文模拟中的应用
数据在研究中的作用:开发新型多层可变积雪模型,将模拟的雪水当量、雪深、积雪覆盖和积雪天数数据与观测数据比较来验证模型的可靠性
论文类型:博士论文
导师姓名:黄跃飞
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| 9 | 2025/05/14 23:03 | 汤*凡 |
申请青藏高原地区的雪水当量数据用于本科生科研训练项目
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| 10 | 2025/04/26 23:40 | 董*龙 |
论文题目:耦合融雪模块及机器学习算法的新安江模型在高寒区径流模拟中的应用——以黑河流域为例
数据在研究中的作用:融雪模型中的驱动数据
论文类型:基础研究
导师姓名:刘娣
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