徐根生 袁铁 刘沈

摘要 以永州地区为研究区域，利用NSIDC提供的2008年1月1日至2月10日的MOD10A2数据以及永州地区11个地面气象观测站资料，对比监测永州地区积雪变化情况。结果表明，MOD10A2遥感图像能真实反映山区降雪场的不连续、离散性，数据只能反映积雪变化，但不能反映冰冻灾害；地形对永州积雪分布有着显著影响。

关键词 永州；MOD10A2；积雪变化；冰冻

中图分类号：P426.635 文献标识码：A 文章编号：2095-3305（2018）04-016-03

DOI： 10.19383/j.cnki.nyzhyj.2018.04.006

Abstract Taking Yongzhou area as the research area， the changes of snow cover in Yongzhou area were compared and monitored using the MOD10A2 data provided by NSIDC from January 1st， 2008 to February 10th， 2008 and the data from 11 ground meteorological observation stations in Yongzhou area. The results showed that the remote sensing image of MOD10A2 could truly reflect the discontinuity and dispersion of snowfall field in mountainous areas. The data could only reflect the change of snow cover， but could not reflect the frost disaster. The terrain had a significant impact on the distribution of snow in Yongzhou.

Key words Yongzhou； MOD10A2； Snow change； Freezing

全球气候变暖对地球许多地区的自然生态系统已产生了影响。气候变化对国民经济的影响可能以负面为主。农业是对气候变化反应最为敏感的部门之一，气候变化将使未来农业生产的不稳定性增加，产量波动大；作物布局和结构将出现变动[1]。雪灾是因长时间大量降雪造成大范围积雪成灾的自然现象，它往往伴随着气温的急剧降低以及冰冻的出现，对人们的生产生活造成不利影响。深入研究雪灾的大气学发生发展规律和特点对于防灾减灾有着重要的意义。目前对生态环境问题展开监测研究的手段和方法也越来越多，其中利用卫星遥感进行生态环境监测已成为主要手段。笔者应用美国环境遥感观测平台（EOS）上搭载的中分辨成像辐射光谱仪（MODIS）的观测数据，对永州地区冬季降雪情况进行了监测。EOS上搭载的MODIS是EOS AM卫星上一种主要的探测仪器，具有36个光谱通道（ch），分布在0.4～14 Lm的电磁波谱范围内，空间分辨率为250～1 000 m，每日2次扫过永州全境。其良好的空间、时间及光谱分辨率为永州市的生态环境和自然灾害的监测提供了广阔的应用前景。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

永州市位于湖南省西南部，地理坐标24°39′～26°51′ N 、111°06′～112°21′ E。境内有都庞岭、越城岭和萌渚岭，九嶷山及阳明山、紫金山三大山系围夹零祁、宁道两大盆地，呈现向东倾斜的“山”字形地貌总轮廓，山高、坡陡、河谷深。永州市屬中亚热带大陆性季风湿润气候区，既具温光丰富的大陆性季风气候特点，又有雨量充沛空气湿润的海洋性气候特征，雪灾冰冻常有发生[2]。

1.2 研究材料

MOD10A2 积雪覆盖数据产品以ISIN（Integerized Sinusoidal）投影格式存放，它把全球影像数据划分为36 列×18行的方格网，每一格表示一个文件产品的存放区域，以0开始记录文件的位置行列号，例如 “MOD10A2.A2008009.h27v06.006.20161421351000 0.hdf”中的“h27v06”表示第28行第7列所在位置。永州覆盖h28v06、h27v06共2个区域。2008年1月中旬开始，湖南省就出现了历史上罕见的持续性冬季强降水，至2月3日，共发生4次大的降水天气过程[3]。因此，该研究选取2008年1月到2月中旬的MOD10A2产品覆盖永州的10景数据来监测永州地区的积雪冰冻灾害。

1.3 原理与方法

1.3.1 冰雪覆盖遥感监测原理 雪有很强的可见光反射和短波红外吸收特性。卫星遥感冰雪覆盖的主要依据是冰雪在可见光、近红外、远红外和微波波段的光谱特征。利用冰、雪、云、耕地、森林和植被等不同下垫面在不同的光谱波段所具有的不同地物光谱特征，可建立冰雪判识模式，从卫星遥感地球所获取的综合资料中提取冰雪信息[4]。

1.3.2 研究方法 首先，利用MRT（MODIS reprojection tool）软件对2008年1月到2月中旬的第28和29行、第7列的MOD10A2产品共10幅数据进行地理几何校正与重采样批处理，提取8日雪盖数据。然后，利用ERDAS IMAGINE软件的拼接（Mosaic Tool）功能对上述数据进行拼接处理，得到5景MOD10A2数据。最后，采用基于永州地区行政边界矢量数据，利用ERDAS IMAGINE Mask功能获取5景永州地区雪盖数据。为了得到比较直观的图像，后面利用ERDAS IMAGINE Raster to Vector功能对数据进行了矢量化，用ERDAS IMAGINE Import功能输出.shp格式文件，用Mapinfo 生成比较直观的专题图。

2 结果与分析

2.1 降雪过程

根据全市地面台站的观测值，受大范围降温过程的影响，2008年1月13—17日和1月21日至2月5日永州全境出现了2次大范围的降雪天气。从表1可以看出，永州北部（阳明山以北）的降雪日数比南部显著偏多，主要原因是因为都庞岭—阳明山系对冷空气的阻挡，但是南部蓝山的降雪日数要比南部其他县多，可能是因为冷空气从东部郴州过境而来，蓝山东部没有高山阻挡。

2.2 积雪动态检测分析

对比地面观测与遥感图像（图1）可以看出，用遥感监测积雪不但直观而且对积雪的区域判识比用地面观测站数据插值准确。例如对比表1、图1可以看出，2008年1月1—12日降雪的主要积雪区域遥感图像与地面观测资料存在很大差异。如在海拔较低的县气象站观测无积雪，但是在阳明山和九嶷山部分地区出现大面积积雪。2008年1月13—25日（图1），遥感监测到的永州积雪范围比之前小多了，由于永州地区冰冻开始发展了，县气象站观测有了部分记录。2008年1月26日至2月10日，地区积雪冰冻进一步发展，县气象站观测基本都有了积雪的观测记录，同时都有冰冻的记录，但是MOD10A2并不能监测到冰冻灾害，遥感监测积雪还是在海拔较高的山区，因此，对积雪的监测中应用遥感技术比应用地面观测站数据推算精确，特别是在交通不便的边远山区和各地县交界区域，地面观测人员难以及时到达，遥感监测的优越性是显而易见的。

3 结论

（1）在地形复杂、海拔高差大的永州地区，应用MOD10A2遥感数据监测积雪与地面站观测相比具有准确性高、客观性强等优点。地面观测数据只能代表一个点，不能代表一个面，MOD10A2数据恰好弥补其不足，遥感图像能真实反映山区降雪场的不连续、离散性。

（2）永州西北部虽然有越城岭—四明山阻和都庞岭—阳明山系阻挡南下的冷空气，但是在零祁（零陵、祁阳）盆地东北部和宁道（宁远、道县）盆地东部，没有有效阻挡冷空气的屏障；都庞岭—阳明山系作为永州南北分界线有一定的指示性作用，对北方入侵永州境内的冷空气起着明显的屏障作用。

（3）MOD10A2数据只能反映积雪变化，但不能反映冰冻灾害，南方的冰冻灾害严重，对冰冻灾害的遥感有待进一步的研究。

参考文献

[1] 王馥棠，赵宗慈，王石立，等.气候变化对农业生态的影响[M].北京：气象出版社，2003.

[2] 湖南省永州市气象局.湖南省永州市天气预报手册[M].北京：气象出版社，2015.

[3] 龙腾文，赵景波.湖南省2008年初低温雨雪冰冻灾害分析[J].华中师范大学学报（自然科学版），2008，42（2）：314-319.

[4] 郑小波，康为民，田鹏举，等.EOS/MODIS遥感在贵州积雪监测中的应用[J].贵州农业科学，2005，33（3）：60-61.

責任编辑：郑丹丹