積雪對土壤水熱影響的研究具有十分重要的意義,可為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)灌溉、水資源調(diào)節(jié)等提供科學(xué)指導(dǎo),為春季土壤墑情的監(jiān)測和預(yù)報提供理論依據(jù)。積雪的保溫作用對下墊面土壤的溫濕度變化和能量平衡具有重要影響;積雪作為陸地上重要的淡水資源,融化后產(chǎn)生大量水分,能夠改變土壤的水文狀況,春季土壤濕度也與冬季積雪參數(shù)密切相關(guān)。本文利用物理過程模型和遙感監(jiān)測,采用模型模擬和利用遙感數(shù)據(jù)兩種方法開展積雪對土壤溫濕度的影響研究。積雪和土壤濕度的微波遙感反演以全天候、全天時以及大范圍等優(yōu)勢,被廣泛應(yīng)用。對于地表以下凍土溫度,由于冬季雪蓋的影響,目前遙感方法卻無法探測和獲取,而基于積雪熱力模型(SNTHERM)的物理過程模型方法則可精準(zhǔn)的預(yù)測和模擬下墊面土壤溫度的變化過程,適合積雪對土壤溫度的影響機理研究。本文主要內(nèi)容分為兩個部分,第一部分為基于物理過程模型的方法研究積雪對凍土溫度的影響。首先對物理過程模型進行了敏感性分析和精度評價,發(fā)現(xiàn)模型對于土壤溫度的模擬精度較高,但對于土壤濕度,尤其是春季土壤濕度的模擬效果欠佳。因此,應(yīng)用模型探究了積雪參數(shù)對下墊面凍土溫度的影響。第二部分為基于遙感數(shù)據(jù)產(chǎn)品,采用GIS地學(xué)統(tǒng)計方法,分析東北農(nóng)田區(qū)冬季積雪參數(shù)(最大雪深、平均雪深、積雪日數(shù))對春季土壤濕度的影響,構(gòu)建積雪參數(shù)與春季土壤濕度之間的回歸方程。本文的主要結(jié)論如下:(1)SNTHERM模型的氣象驅(qū)動數(shù)據(jù)的敏感性分析結(jié)果表明,土壤溫濕度對大氣溫度和長波輻射通量最敏感,初始土壤特征參數(shù)的敏感性分析表明,土壤溫度對初始輸入的土壤特性參數(shù)并不敏感(RMSE1℃),土壤濕度對土壤的塑性指數(shù)最敏感,因此準(zhǔn)確獲取氣象驅(qū)動數(shù)據(jù)中的大氣溫度和長波輻射通量,以及土壤的塑性指數(shù),可提高模型模擬精度;(2)積雪覆蓋條件下,SNTHERM能夠有效的模擬和預(yù)測凍土溫度。SNTHERM淺層土壤(5cm、10cm、15cm)模擬精度優(yōu)于深層土壤(20cm、40m),在積雪覆蓋條件下,淺層土壤的均方根誤差均在2℃之內(nèi),結(jié)果表明SNTHERM可用來進行雪蓋下淺層凍土溫度的模擬,為凍土溫度的反演提供了新的思路;(3)積雪覆蓋對下墊面淺層土壤的溫度變化影響顯著,對下墊面土壤濕度的影響并不明顯,主要是由于凍土在凍結(jié)期,液態(tài)水較低,液態(tài)水遷移量很小。土壤溫度的變化與積雪覆蓋厚度具有一定的關(guān)系,當(dāng)積雪厚度達到10cm以上時,下墊面土壤溫度的變化顯著,積雪越厚,積雪保溫的效果越好;(4)1980-2009年冬季積雪參數(shù)與春季土壤濕度的相關(guān)性分析結(jié)果表明,東北農(nóng)田區(qū)冬季年際積雪參數(shù)與春季土壤濕度(4、5月份)呈現(xiàn)顯著正相關(guān)(置信度0.05),顯著象元個數(shù)占象元總數(shù)45%以上,對4月份土壤濕度影響強度大于5月份。最大雪深與土壤濕度的擬合效果好于平均雪深、積雪日數(shù)與土壤濕度的擬合效果,12月份最大雪深與土壤濕度的擬合效果好于其它月份的積雪參數(shù),結(jié)果表明,最大雪深可作為春季土壤墑情預(yù)報的重要積雪參數(shù)。
【學(xué)位單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：S152;P426.635
【部分圖文】：

8圖 1.1 技術(shù)路線圖1.3.3 論文框架本論文一共分為五章，論文框架為：第一章為緒論。主要論述了本論文的研究背景及研究意義，總結(jié)了國內(nèi)外關(guān)于積雪水熱效應(yīng)、積雪物理過程模型、積雪年際變化的研究現(xiàn)狀、研究方法和研究進展，并闡述了本論文的研究內(nèi)容和技術(shù)路線。第二章為研究區(qū)與數(shù)據(jù)。主要介紹了東北地區(qū)的概況，包括研究區(qū)的地理位置、氣候、土地利用類型等信息，以及野外實驗布設(shè)方案，積雪和土壤參數(shù)的測量方法。并且介紹了論文中所使用的數(shù)據(jù)集，包括數(shù)據(jù)集的精度和基本信息。第三章為東北農(nóng)田區(qū)積雪對土壤溫度的影響。本章首先從模型的輸入輸出、

介紹地區(qū)介紹區(qū)包括黑龍江、吉林、遼寧三省和內(nèi)蒙古東部地區(qū)，位于，地形復(fù)雜多樣，全區(qū)海拔高度范圍從-263m-2586m，平西部、北部和東部分別為大興安嶺、小興安嶺和長白山脈原和遼河平原，是我國農(nóng)業(yè)、林業(yè)和畜牧業(yè)的重要基地體為東經(jīng) 115.51°-135.78°，北緯 38.72°-53.56°，04km2，地域廣闊，約占我國總面積的 12.9%[42]。東北地區(qū)，屬于溫帶大陸性季風(fēng)氣候，四季分明、季風(fēng)顯著，雨熱和多雨而短暫，冬季寒冷干燥而漫長。氣象資料顯示 19地區(qū)年平均氣溫為 5℃，1 月平均最低氣溫在-30℃以下m。地表覆蓋類型多樣，農(nóng)田和森林是東北地區(qū)主要地區(qū)類

食作物的春季種植和農(nóng)業(yè)灌溉具有重要的生產(chǎn)價值。因此，本為一個案例，研究季節(jié)性積雪對土壤溫濕度的影響具有重要意北地區(qū)土地覆蓋類型分布圖上可知，東北地區(qū)旱地主要集中分江平原、東遼平原和松嫩平原），在黑龍江西北部、吉林省中分布密集，東北地區(qū)旱地面積約為 4.17 105km2，占東北地區(qū)。東北水田種植區(qū)的土壤濕度受人工灌溉等因素影響嚴(yán)重，因此研究區(qū)。在探究空間大尺度上積雪對春季土壤濕度的影響時，對研究結(jié)果帶來的干擾，減少誤差來源，保證結(jié)果的準(zhǔn)確性， 分辨率的土地利用分類圖作為研究區(qū)掩膜文件，裁剪 25km ，定義研究像元（25km 25km）內(nèi)包含土地類型為旱地的像元旱地像元。最終提取了 314 個（25km 25km）像元（圖 2.2）春季土壤濕度的影響的研究區(qū)。
【參考文獻】

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本文編號：2837202