[科普中國]-冰雪觀測

冰雪問題是一個(gè)全球性問題。在地球的陸地、海洋、氣候大系統(tǒng)中，冰雪是一個(gè)動(dòng)態(tài)問題，有的對氣候的影響比較慢，有數(shù)百上千年的過程，如極地冰雪；有的則對氣候變化的響應(yīng)速度或?qū)﹃懙貧夂虻挠绊懰俣群芸?，從一個(gè)季度到十年左右不等，如山冰。因此對冰雪的監(jiān)測策略和方法要因地而異，但冰雪監(jiān)測均在遙遠(yuǎn)的地方進(jìn)行，人們?nèi)ツ抢锉容^困難，衛(wèi)星監(jiān)測就是一個(gè)非常有效的手段1。

概述冰雪在全球氣候系統(tǒng)中起著重要的作用，大范圍積雪會(huì)影響到氣候的變化、水資源的利用等。2008年初，我國南部遇歷史罕死的冰雪災(zāi)害，給國民經(jīng)濟(jì)和人民生命財(cái)產(chǎn)安全造成極大的損失，因此進(jìn)行冰雪監(jiān)測顯得尤其重要。遙感技術(shù)在對大范圍雪災(zāi)進(jìn)行監(jiān)測方面具有其他常規(guī)手段無法替代的優(yōu)勢，可以對冰雪覆蓋范、雪水當(dāng)量、冰分布狀況和形式、冰厚度等進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測，從而判斷出是否會(huì)發(fā)生雪災(zāi)。國內(nèi)外學(xué)者已在該領(lǐng)域開展很多研究，并且總結(jié)出很多可用的冰雪監(jiān)測算法。為了更好地利用遙感技術(shù)進(jìn)行冰雪監(jiān)測，提高監(jiān)測精度，要對常用監(jiān)測方法的原理及優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析2。

研究工作要進(jìn)行冰雪研究和監(jiān)測，必須掌握地形數(shù)據(jù)，進(jìn)行高程測量，進(jìn)行大范圍調(diào)查。地形是影響冰雪運(yùn)動(dòng)的重要因素，且冰雪運(yùn)動(dòng)的勢能、阻力，都與地形有關(guān)，但冰雪地區(qū)一直沒有高精度的地形圖。因此，如何發(fā)揮衛(wèi)星遙感的作用，將有許多研究工作要做。除了要確定冰雪冰川是否穩(wěn)定，確定其運(yùn)動(dòng)方向及速度以外，還需要確定冰雪厚度、范圍及其變化，這些也要求我們做進(jìn)一步的研究3。

觀測不足觀測的數(shù)據(jù)存在三個(gè)方面的不足：其一，監(jiān)測的山冰范圍太小，而各個(gè)冰山區(qū)的冰區(qū)范圍大小不同，以局部地面觀測是不能滿足全球范圍內(nèi)的同步分析估計(jì)的需要的；其二，三個(gè)大范圍冰雪地區(qū)，即中亞、阿拉斯加和南美巴塔哥尼亞地區(qū)的觀測數(shù)據(jù)極少，說明冰雪研究工作十分落后；其三，監(jiān)測工作以冰雪邊界線為依據(jù)，無法估計(jì)冰量，只有高精度的高程數(shù)據(jù)才能反映冰量的變化，如何監(jiān)測冰雪厚度變化，是一個(gè)亟待解決的問題。這三個(gè)方面的不足均可通過衛(wèi)星遙感加以彌補(bǔ)，采用衛(wèi)星觀測是完全可以估計(jì)長期變化趨勢的3。

衛(wèi)星遙感技術(shù)衛(wèi)星遙感資料非常適合于冰雪監(jiān)測，因?yàn)楸ㄑ┚哂休^高的反射率，這與除云外的多數(shù)其他自然表面有明顯的不同。正因?yàn)槿绱?，各種傳感器在冰（雪）制圖方面都得到了廣泛的應(yīng)用。人類采用衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)研究冰的過程首先是從研究積雪開始的，1960年TIROS-1氣象衛(wèi)星發(fā)射后獲得的第一張圖像就是積雪圖像。自1966年以來，人們使用了多種傳感器資料，如NOAA、Nimbus 5、6和7號(hào)衛(wèi)星裝載的被動(dòng)微波傳感器和美國國防氣象衛(wèi)星（DMSP）均成功地用于穿過云層來測量積雪。陸地資源衛(wèi)星多光譜數(shù)據(jù)（如TM、CBERS-2）、高光譜EOS/MODIS、雷達(dá)RADARASAT等都被較好地運(yùn)用于冰凌的監(jiān)測和面積量算中1。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

李宗秀 - 副教授 - 黑龍江財(cái)經(jīng)學(xué)院