基于CMIP6模式资料(模式列表见表1)估算了历史时期(1990-2014年)和未来(2046-2065年)不同气候变化情景下(包括SSP126, SSP245, SSP585),青藏高原和环北极地区冻土分布、冻土活动层厚度,以及冻土区陆地生态系统碳通量(总初级生产力GPP和生态系统碳源汇NEP)数据,空间分辨率为1°×1°。其中冻土分布利用空间约束方法 (Chadburn et al., 2017),基于现阶段不同温度梯度下冻土出现的概率,结合地球系统模式模拟的未来温度变化,估算未来气候变暖情景下的冻土分布。活动层厚度变化方面,利用现阶段基于遥感估算的活动层厚度对温度变化的敏感性约束地球系统模式模拟的活动层厚度变化,从而校正模型对冻土活动层厚度模拟的误差。未来冻土区碳通量为地球系统模式模拟结果的多模式集合平均值。 模拟结果表明,未来气候变化情景下青藏高原冻土将显著退化,随着未来温度升高,连续多年冻土区表现为碳源,但升温促进植被生长,在非连续冻土区碳汇能力增强。与青藏高原类似,未来环北极地区冻土也将普遍退化,未来气候变暖促进北极地区植被增长,从而增强区域碳汇。
汪涛, 刘丹, 魏建军
本数据是基于气象观测数据、水文站点数据,结合各种同化数据和遥感数据,通过耦合积雪、冰川和冻土物理过程的青藏高原多圈层水文模型系统WEB-DHM(基于水和能量平衡的分布式水文模型)制备生成,时间分辨率为月尺度,空间分辨率为5km,原始数据格式为ASCII文本格式,数据种类包括格网径流与蒸发(若蒸发小于0,则表示凝华;若径流小于0,则表示当月降水小于蒸发)。若asc无法在arcmap中正常打开,请将asc文件前5行顶格。
王磊, 柴晨好
本数据是基于气象观测数据、水文站点数据,结合各种同化数据和遥感数据,通过耦合积雪、冰川和冻土物理过程的青藏高原多圈层水文模型系统WEB-DHM(基于水和能量平衡的分布式水文模型)制备生成,时间分辨率为月尺度,空间分辨率为5km,原始数据格式为ASCII文本格式,数据种类包括格网径流与蒸发(若蒸发小于0,则表示凝华;若径流小于0,则表示当月降水小于蒸发)。若asc无法在arcmap中正常打开,请将asc文件前5行顶格。
王磊, 刘虎
1982-2015年北极多年冻土变化生态调节价值数据集,时间分辨率为1982、2015两期以及两期变化率,覆盖范围为整个环北极苔原区,空间分辨率为8km,以多源遥感、模拟、统计和实测数据为基础,使用GIS方法和生态学方法结合,量化了北极多年冻土对生态系统的调节服务价值,单价参考了剔除降水和雪水当量后的活动层厚度与NDVI变化相关性(0.35)及其草地生态系统服务价值(苔原生态系统服务单价以1/3草地生态系统服务价值为标准)。
王世金
基于SBAS-InSAR技术获取的地表季节性形变以及基于变分模态分解校正后的ERA5-Land时空多层土壤湿度数据反演青藏高原五道梁多年冻土区域的活动层厚度,数据时间范围为2017-2020年,空间分辨率为1km。该数据产品可用于研究青藏高原多年冻土区域活动层厚度变化以及分析其与气候变化以及水循环、能量循环的相互作用关系,对于了解多年冻土退化状况、高原环境演化以及冻土退化对生态和气候的影响具有重要意义。
陆平, 郝彤, 李荣兴
青藏工程走廊北起格尔木,南至拉萨,其穿越青藏高原核心区域、是连通内地与西藏的重要通道。活动层厚度不仅是研究多年冻土区地面热状态的重要指标,而且是冻土工程建设中需考虑的关键因子。GIPL1.0的核心是Kudryavtesv方法,该模型考虑了雪盖、植被和不同土层的热物理性质,但尹国安等发现相比Kudryavtesv方法,引入TTOP模型后精度更高,因此结合冻结/融化指数对模型做了改进,通过实地监测数据验证发现:活动层厚度模拟误差小于50cm。因此利用改进后的GIPL1.0 模型模拟了青藏工程走廊的活动层厚度,并预测了SSP2-4.5气候变化情景下未来活动层的厚度。
牛富俊
青藏工程走廊北起格尔木,南至拉萨,其穿越青藏高原核心区域、是连通内地与西藏的重要通道。冻土温度不仅是研究多年冻土区地面热状态的重要指标,而且是冻土工程建设中需考虑的关键因子。GIPL1.0的核心是Kudryavtesv方法,该模型考虑了雪盖、植被和不同土层的热物理性质,但尹国安等发现相比Kudryavtesv方法,引入TTOP模型后精度更高,因此结合冻结/融化指数对模型做了改进,通过实地监测数据验证发现:冻土温度模拟误差小于1℃。因此利用改进后的GIPL1.0 模型模拟了青藏工程走廊的多年冻土温度,并预测了SSP2-4.5气候变化情景下未来多年冻土温度。
牛富俊
该数据集是通过中国高分辨率对地观测中心获取了青藏工程走廊地区的高分1号卫星遥感影像资料,经过多光谱与全色波段的融合处理,得到了空间分辨率2 m的影像数据,在获取地面植被信息过程中,采用面向对象的计算机自动解译与人工目视解译相结合的分类技术,面向对象分类技术是集合邻近像元为对象来识别感兴趣的光谱要素,充分利用高分辨率的全色和多光谱数据空间、纹理和光谱信息来分割和分类,以高精度的分类结果或者矢量输出。在实际操作中,借助 eCognition 软件对影像进行自动提取,主要过程为影像分割、信息提取和精度评价。经过与实地定点调查验证,整体提取精度大于90%。
牛富俊
根据泛北极潜在热融灾害(主要为热融滑坡)诱发因素,包括:气温(冻融环境)、降雨、积雪、土壤类型、地形地貌及地下含冰量等,基于地球大数据资源库提供的基础数据,采用机器学习方法(逻辑回归、随机森林、人工神经网络、支持向量机等),以目前已有解译北半球热融滑坡为训练样本,最终获得了泛北极的热融灾害易发性(发生概率)区划图。根据驱动因素敏感性发现气候因素(气温与降雨)对热融灾害的发生于分布贡献度最大,坡度因素贡献度次之,含冰量与辐射也具有较高的贡献。
牛富俊
对于泛北极或北半球,通常使用冻融指数来预测多年冻土分布,活动层厚度及气候变化信息等。因此,结合加拿大气象中心提供的分辨率为25km月平均雪深数据,该数据基于CRUNCEP冻融指数利用雪深修正后的冻结数模型预测了泛北极多年冻土分布范围。考虑到雪深数据始于1998年而冻融指数止于2015年。所以模拟了2000-2015年的冻土分布状况。尽管国际雪冰数据中心(NSIDC)提供的泛北极多年冻土图也可以反映多年冻土的分布范围,但不能反映气候变暖背景下2000年之后的多年冻土分布状况。通过模拟得到的2000 – 2015年泛北极多年冻土面积为19.96×106 km2。和已有国际雪冰数据中心提供的多年冻土分布图不一致的地方主要位于岛状多年冻土区。
牛富俊
若尔盖湿地观测点始海拔 3435 米,位于四川省若尔盖县花湖湿地(102°49′09″E, 33°55′09″N),下垫面为典型的高寒泥炭沼泽湿地,植被、水体和泥炭层发育良好。本数据集为2017-2019年若尔盖湿地观测点的常规气象观测数据,使用Kipp&Zonen CNR4、Vaisala HMP155A、PTB110等仪器观测获得,时间分辨率为半小时,主要包括风速、风向、气温、相对湿度、气压、向下短波辐射、向下长波辐射。
孟宪红, 李照国
三极多年冻土活动层厚度融合了两套数据产品,主要参考数据为通过GCM模型模拟生成的1990-2015年活动层厚度逐年值。本数据集的数据格式为NetCDF4格式,数据空间分辨率为0.5°,时间分辨率为年。参考校正数据集为利用统计和机器学习(ML)方法模拟得到2000-2015年的活动层厚度平均值,数据格式为GeoTIFF格式,空间分辨率为0.1°,数据单位为m。本研究工作通过对两套数据进行数据格式转换、空间插值、数据校正等后处理操作,生成了NetCDF4格式的多年冻土活动层厚度数据,其空间分辨率为0.1°,时间分辨率为年,时间范围为1990-2015年,数据单位为cm。
叶爱中
三极多年冻土区碳通量原始数据通过GCM模型模拟生成,原始数据来源于http://www.cryosphere.csdb.cn/portal/metadata/5abef388-3f3f-4802-b3de-f4d233cb333b。本数据集包含了未来2046-2065年间不同典型浓度路径(Representative Concentration Pathways,RCP)下的未来情景预估,包括RCP2.6情景、RCP4.5情景、RCP8.5情景。原始数据包括青藏高原多年冻土区NPP和GPP等表征碳通量的参数,数据格式为NetCDF4格式,数据空间分辨率为0.5°,时间分辨率为年。本研究工作通过对其进行数据格式转换、空间插值等后处理操作,生成了NetCDF4格式的多年冻土区NPP和GPP数据,其空间分辨率为0.1°,时间分辨率为年,时间范围为2046-2065年,数据单位为gc/m2yr。
叶爱中
三极多年冻土活动层厚度原始数据通过GCM模型模拟生成,原始数据来源于http://www.cryosphere.csdb.cn/portal/metadata/5abef388-3f3f-4802-b3de-f4d233cb333b。本数据集包含了未来2046-2065年间不同典型浓度路径(Representative Concentration Pathways,RCP)下的未来情景预估,包括RCP2.6情景、RCP4.5情景、RCP8.5情景。原始数据内容是青藏高原冻土区活动层厚,数据格式为NetCDF4格式,数据空间分辨率为0.5°,时间分辨率为年。本研究工作通过对其进行数据格式转换、空间插值等后处理操作,生成了NetCDF4格式的多年冻土区活动层厚度,其空间分辨率为0.1°,时间分辨率为年,时间范围为2046-2065年,单位为cm。
叶爱中
三极多年冻土范围原始数据通过GCM模型模拟生成,原始数据来源于http://www.cryosphere.csdb.cn/portal/metadata/5abef388-3f3f-4802-b3de-f4d233cb333b。本数据集包含了未来2046-2065年间不同典型浓度路径(Representative Concentration Pathways,RCP)下的未来情景预估,包括RCP2.6情景、RCP4.5情景、RCP8.5情景。原始数据内容是青藏高原的永久冻土和季节冻土的空间范围,数据格式为NetCDF4格式,数据空间分辨率为0.5°,时间分辨率为年。本研究工作通过对其进行数据格式转换、空间插值等后处理操作,生成了NetCDF4格式的多年冻土范围数据,其空间分辨率为0.1°,时间分辨率为年,时间范围为2046-2065年,多年冻土用1表示,季节冻土用0表示。
叶爱中
北极多年冻土区作为全球碳库的重要组成部分,是全球气候变化最敏感的区域之一。北极地区变暖的速度是全球平均速度的两倍,引发北极多年冻土的快速变化。1982-2015北半球不同类型多年冻土区NDVI变化数据集,时间分辨率为每5年一期,覆盖范围为整个环北极国家,空间分辨率为8km,以多源遥感、模拟、统计和实测数据为基础,使用GIS方法和生态学方法结合,量化了北半球多年冻土对生态系统的调节服务功能,其所有数据进行了质量控制。
王世金
土壤冻结深度(SFD)是评估冻土区水资源平衡、地表能量交换和生物地球化学循环变化所必需的,是冰冻圈气候变化的重要指标,对季节性冻土和多年冻土都至关重要。 本数据是基于Stefan方程,对CanEMS2 (RCP 45和RCP85)、GFDL-ESM2M (RCP26、RCP45、RCP60和RCP85)、HadGEM2-ES(RCP26、RCP45和RCP85)、IPSL-CM5A-LR(RCP26、RCP45、RCP60和RCP85)、MIROC5(RCP26、RCP45、RCP60和RCP85)和NorESM1-M(RCP26、RCP45、RCP60和RCP85)等多模型不同情景下,利用逐日气温的预测数据及E-factor数据,获得2007-2065年空间分辨率为0.25度,青藏高原区域年平均土壤冻结深度数据集。
潘小多, 李虎
冻结(融化)指数是指一年内小于(大于)0 ℃的所有温度的和。地表冻结(融化)指数是度量地表冻结(融化)时间和能力大小的重要参数,可反映区域的冻融环境特征。基于MODIS-LST数据产品,来源于国家青藏高原科学数据中心,采用MATLAB语言读取三江流域内数据,结合冻结(融化指数)公式计算,获得了三江流域外动力环境因素地表冻结、融化指数空间分布数据集(2003~2015平均),该数据集可较好的反映三江流域地表冻结、融化的能力,从而反映区域的冻融环境特征,为冻融滑坡的发育提供重要的外动力环境因素。
刘明浩
本数据集是以UEA-CRU与UDEL提供的长时间尺度(1901-2016年)温度计算的冻结指数作为输入数据,通过Stefan经验公式计算雅鲁藏布江流域土壤冻结深度,并插值模拟输出的30年尺度平均土壤冻结深度数据集。本数据集是以UEA-CRU与UDEL提供的长时间尺度(1901-2016年)温度计算的冻结指数作为输入数据,通过Stefan经验公式计算雅鲁藏布江流域土壤冻结深度,并插值模拟输出的30年尺度平均土壤冻结深度数据集。
刘磊, 罗栋梁, 王磊
沱沱河源区植被类型图是基于 319 个地面采样点数据结合随机森林(RF)分类方法进行创建的。随机森林分类器的16个输入变量包括了Landsat-8的可见光、短波红外和热红外波段值及其反演的植被指数和地表温度数据等。根据研究区的植被特征及多年冻土模拟的需要,该图对高寒沼泽草甸(alpine swamp meadow)、高寒草甸(alpine meadow)、高寒草原(alpine steppe)和高寒沙漠(alpine desert )等4种植被类型进行了分类。图件的空间分辨率为30 m,可以提供更细节的植被类型的位置信息。
邹德富, 赵林, 刘广岳, 杜二计, 胡国杰, 李智斌, 吴通华, 吴晓东, 陈杰
热融滑塌是由于富冰多年冻土退化而导致的一种类似滑坡的热喀斯特地貌。一旦形成,它们会以较高的速度(几米至几十米每年)溯上坡方向扩张,垮塌的土壤和岩石会流向周边,对基础设施构成威胁,并可能释放冻土中的碳。已有研究表明,热融滑塌广泛地分布于多年冻土区,并且最近十多年它们的数量和影响范围显著增加。青藏工程走廊跨越多年冻土区,是连接内地与西藏的动脉,但已有研究对热融滑塌的分布和影响的认识还十分缺乏。为了对整个青藏工程走廊的热融滑塌进行详细和全面的调查,本研究使用深度学习方法以及目视解译和实地验证,识别并勾勒了2019 年该区域的热融滑塌。使用的高分辨率遥感影像是PlanetScope微小卫星影像,分辨率为 3 米,有4个波段,完全覆盖了整个工程走廊的多年冻土区( 约54,000 平方公里)。该方法结合深度学习的高效性及自动化和人工解译的可靠性,对整个区域进行接近十次的迭代制图,最大程度地避免漏检和误检。目视解译根据其地貌特征和时间变化(2016至2020)检查深度学习算法自动勾绘的热融滑塌。结果中包含 875 个热融滑塌的边界,以及它们的一些属性,包括编号、经纬度、置信概率和时间等信息。该结果为研究青藏工程走廊多年冻土退化以及相应的影响提供了一个重要的基准数据集。
夏卓璇, 黄灵操, 刘琳
该数据集主要内容为青藏公路G109、青藏铁路以及新藏公路G219国道沿线地质灾害、路面病害以及桥涵病害调查数据集,调查时间为2020年8月12日--2020年8月19日,2021年7月26日--2021年8月15日。调查对象为南亚通道及喜马拉雅山区工程。调查的病害类型主要包括冻融诱发的地质灾害(落石、危岩体、泥石流冲沟及碎屑坡)、路面裂缝类病害、松散类病害、坑槽类病害、路基变形类病害以及桥涵病害等等。采用人工调查的方法,观察各类病害破损情况,按要求详细记录路面、桥涵以及地质灾害各种破坏类型的数量(范围)、破坏程度及所在位置。该数据集可为全面了解南亚通道及喜马拉雅山区工程冻融病害情况及相关研究提供依据。
李国玉
最大冻结深度是季节冻土热状态的重要指标,由于全球变暖,季节冻土的最大冻结深度不断下降。发布了中国西北五省、西藏和周边地区1961-2020年每10年的最大冻结深度数据集,空间分辨率为1km。该数据集是采用2001-2010年的最大冻结深度实测数据和空间环境变量构建的支持向量机回归模型,模拟了1961-2020年中国西北、西藏和周边地区的最大冻结深度。验证结果表明:支持向量机回归模型具有良好的空间泛化能力,最大土壤冻结深度的预测值和实测值之间具有较高的一致性,1980s、1990s、2000s和2010s四个时期模拟结果的决定系数分别为0.77、0.83、0.73和0.71。预测结果的百分位区间表明,模拟结果具有良好的稳定性。基于该数据集,发现我国西北地区最大土壤冻结深度不断下降,其中,青海的下降速率最快,平均每十年下降0.53 cm。该数据集为中国西北、高山亚洲和第三极等地区季节冻土的研究提供数据支持。
王冰泉, 冉有华
新的北半球多年冻土图利用基于规则的GIS模型融合了新的多年冻土范围(Ran et al., 2021b)、气候条件、植被结构、土壤和地形条件以及富冰和富含有机质多年冻土图(yedoma)。与之前的多年冻土图不同,根据多年冻土与气候和生态系统的复杂交互作用,我们将北半球多年冻土分为五种类型:气候驱动型、气候驱动型/生态系统改造型、气候驱动型/生态系统保护型、生态系统驱动型和生态系统保护型。除去冰川和湖泊,北半球这五种类型的面积分别为3.66×106km2、8.06×106km2、0.62×106km2、5.79×106km2和1.63×106km2。北半球81%的多年冻土区受到生态系统的改造、驱动或保护,表明生态系统在北半球多年冻土稳定性中的主导作用。气候驱动的多年冻土只占北半球多年冻土区的19%,主要分布在高北极和高山地区,如青藏高原。
冉有华, M. Torre Jorgenson, 李新, 金会军, 吴通华, 李韧, 程国栋
泛第三极区域数据集呈现海量、零散等特征,现有数据集种类较多,覆盖范围广,涉及水文、生态、大气以及灾害等多个领域,但这些数据集来自不同平台,在尺度、数据格式等方面各不相同,数据的可利用性较差,不利于科研人员展开泛第三极地区的科学研究,同时也无法发挥出这些数据集的巨大潜力。本研究采用来自多个数据平台的最新数据使用数据集成、数据融合等集成方法生产更高质量和更新年份的泛第三极综合数据集。根据不同来源、不同分辨率的数据,对这些数据进行质量控制,根据数据科学内容进行集成。对部分数据,利用数据融合技术,融合不同来源的数据,产生数据质量更高、年份更新的创新性数据产品,更好地服务于陆面过程模型等研究中。泛第三极数据集根据自然数据和社会经济数据分别采用泛第三极流域边界和泛第三极国家边界获取数据,统一采用罗宾逊(Robinson)投影格式。获得了多源集成的包含基础数据集、冰冻圈数据集、水文大气数据集、生态数据集、灾害数据集和人文地理数据集共六类数据集。 (1)基础数据集包含边界数据集、30米土地覆被数据、植被功能数据、30米SRTM数字高程数据和HWSD土壤质地数据。详情请查看元数据页面附件信息中或数据中的文档“泛第三极基础数据集数据文档.docx”。 (2)冰冻圈数据集包含冻土数据集、冰川分布数据、冰湖分布数据和积雪深度数据。其中,冻土数据集又包含冻土分布数据、冻土水热分带数据、冻土指数数据和冻土表面粗糙度数据。详情请查看元数据页面附件信息中或数据中的文档“泛第三极冰冻圈数据集数据文档.docx”。 (3)水文大气数据集包含河流湖泊数据集、蒸散发数据集和大气数据集。河流湖泊数据集包含河流数据和湖泊数据,蒸散发数据集包含MODIS蒸散发数据、土壤蒸发数据、水体冰雪蒸发数据和冠层截流蒸发数据,大气数据集包含ERA5-Land再分析数据集中的地表热辐射数据、地表太阳辐射数据、降水数据、气压数据、温度数据和风场数据。详情请查看元数据页面附件信息中或数据中的文档“泛第三极水文大气数据集数据文档.docx”。 (4)生态数据集包含总初级生产力数据和植被蒸腾数据。详情请查看元数据页面附件信息中或数据中的文档“泛第三极生态数据集数据文档.docx”。 (5)灾害数据集包含滑坡数据和地震区划数据。详情请查看元数据页面附件信息中或数据中的文档“泛第三极灾害数据集数据文档.docx”。 (6)人文地理数据集则包含交通道路数据、铁路机场数据、人口密度数据、主要国家人均GDP数据、收入水平数据和世界遗产分布数据。详情请查看元数据页面附件信息中或数据中的文档“泛第三极人文地理数据集数据文档.docx”。 泛第三极综合数据集将为相关研究者提供便利,避免相关研究在获取数据和处理数据的过程中重复劳动,节省研究者宝贵的时间,并且在陆面过程模型、水文模型和生态模型等科学研究中起到重要作用,促进泛第三极地区科学研究的发展,为泛第三极地区的科学研究提供数据支撑。
李虎, 潘小多, 李新, 盖春梅, 冉有华
本数据通过GIPL1.0冻土空间分布模型,结合已有基础数据,包括气候变化,土壤类型,以及植被数据,对川藏线的多年冻土以及季节冻土特性进行了模拟,数据结果为500m空间分辨率栅格,包括了多年冻土区最大化深度以及季节冻土区最大冻结深度。该结果通过了钻孔数据验证。数据日期为2001-2019,2041-2060,2081-2100(20年平均值),其中水体以及冰川区域通过掩膜排除在计算范围以外(空值)。气候数据为月均值,其他数据在模拟的过程中保持不变,空间分辨率都为500m。数据来源与“WoeldClim:https://www.worldclim.org/,DEM以及植被土壤:https://data.tpdc.ac.cn/zh-hans/”根据不同数据源的特点对原始资料进行真实性、一致性的检查及规范化处理;利用冻土模型对多年冻土及季节冻土进行计算模拟,输出结果为地温和活动层(最大冻深),模拟结果与钻孔地温进行验证。最终空间数据集通过ArcGIS成图。制定数字加工操作规范。加工过程中,规定操作人员严格遵守操作规范,同时由专人负责质量审查。经多人复查审核,其数据完整性、逻辑一致性、位置精度、属性精度、接边精度、现势性均符合国家测绘局制定的有关技术规定和标准的要求,质量优良可靠。数据可为后期开展川藏工程走廊冻结(融化)深度相关研究工作提供必要的数据支撑。
尹国安
本数据包括北极Barrow地区不同年龄冻土土壤细菌物种组成数据,可用来探索土壤微生物对冻土消融的响应及不同年龄冻土的土壤细菌差异;本数据为扩增子测序结果,引物为Earth Microbiome Project 标准引物 515F–806R,扩增范围为V4区,测序平台为Illumina Hiseq PE250; 数据通过质量控制,至少达到Q30水平;本数据用于发表于Cryospshere文章Permafrost thawing exhibits a greater influence on bacterial richness and community structure than permafrost age in Arctic permafrost soils. The Cryosphere, 2020, 14, 3907–3916, https://doi.org/10.5194/tc-14-3907-2020。本数据还可用于三极土壤微生物比较分析研究
孔维栋
全面了解青藏高原多年冻土发生的变化,包括年平均地温(MAGT)和活动层厚度(ALT)的变化,对气候变化引起的多年冻土变化工程的实施具有重要意义。 青藏高原多年冻土活动层厚度和范围模拟数据集,参考2000-2015年CMFD再分析数据及中国气象局气象观测资料、1公里数字高程模型、地理空间环境预测因子、结合冰川和冰湖、钻孔数据等,利用统计和机器学习(ML)方法模拟了青藏高原多年冻土层磁通量和磁通量的当前和未来变化,得到RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5三种不同浓度情景下2000-2015、2061-2080年平均地温(MAGT)和活动层厚度(ALT)范围数据,分辨率为0.1*0.1度。 模拟结果表明,利用统计和ML相结合的方法模拟冻土热状态所需的参数和输入变量较少,可以有效地了解青藏高原冻土对气候变化的响应。
倪杰, 吴通华
整编了目前北半球数量最多的年平均地温(1002个)和活动层厚度(452个)地面观测数据,利用四种统计学习模型融合这些地面观测与多源遥感等数据产品,集合模拟得到了代表2000-2016年北半球多年冻土区年平均地温、活动层厚度、多年冻土发生概率和多年冻土水热分带数据集,空间分辨率为1公里,验证表明具有更高的精度。可为北半球多年冻土区的工程规划、设计、环境模拟与评价等提供数据支持,也可作为北半球多年冻土现状的数据基准,评估未来多年冻土变化及其影响。
冉有华, 李新, 程国栋, 车金星, Juha Aalto, Olli Karjalainen, Jan Hjort, Miska Luoto, 金会军, Jaroslav Obu, Masahiro Hori, 俞祁浩, 常晓丽
青藏高原是陆地表面中低纬度地区多年冻土分布最为广泛的地区,大量研究表明,青藏高原多年冻土的存在和变化强烈影响着区域乃至全球的水文、生态和气候系统。但由于青藏高原高寒缺氧、生存条件恶劣、交通极不便利,数据资源非常贫乏,尤其是在极高海拔的多年冻土区,这种状态不仅严重地限制了对于该区域气候、环境和冻土等诸多方面的研究和理解,也严重限制了适应于该区域遥感反演算法的研发、各类陆面乃至于地球系统模型的模拟和改进,而且也限制了该区域经济发展和国家战略的规划。过去几十年,我们研究团队在青藏高原多年冻土区建立了综合观测网络,展开了对多年冻土地温、活动层水热以及气象因子的系统监测,形成了能够基本覆盖青藏高原高平面的、与多年冻土有关的多要素观测数据。本数据集包括在这一区域的6个自动气象观测站、12个活动层及84个钻孔长时间序列观测数据,主要观测要素包括气象(气温、降水、风速、比湿等)、土壤水热、活动层厚度及冻土温度等观测数据。各观测数据在收集和处理过程中都已经过了严格的质量控制。本数据集面向多学科背景的科学家发布(如:冰冻圈、水文学、生态学和气象科学等),将进一步促进青藏高原水文模型、陆面过程模型和气候模型的验证、发展和改进。
赵林, 胡国杰, 邹德富, 吴通华, 杜二计, 刘广岳, 肖瑶, 李韧, 庞强强, 乔永平, 吴晓东, 孙哲, 幸赞品, 盛煜, 赵拥华, 史健宗, 谢昌卫, 汪凌霄, 王翀, 程国栋
广义的季节冻土包括非多年冻土区的季节冻结层和多年冻土区的季节融化层。季节冻土的面积可达80%以上,占据北半球大部分陆地面积。季节冻土的冻融循环过程对地-气水热交换、地表能量平衡、地表水文过程、生态系统、碳循环、农业生产、工程建设等具有非常重要的影响。基于站点观测资料、CRU资料,利用Stefan方程,计算祁连山多年冻土区活动层厚度和季节冻土区土壤冻结深度的空间分布(1971-2000年的30年平均值)。研究结果有助于进一步探讨祁连山季节冻土变化与气候变化之间的物理机制、冻土区生态-水文过程等研究。
彭小清, 张廷军
本数据集是祁连山区多年冻土地下冰分布数据。本数据借助已有的钻孔资料,结合第四纪祁连山区沉积类型分布资料与土地利用数据,对多年冻土上限至地下 10 m 深度范围内的的地下冰分布进行估算。本数据集采用了祁连山区共计374个钻孔资料,并考虑了第四纪沉积类型对地下冰储量的标示作用,具有一定的可靠性。本数据对于祁连山区多年冻土、水资源等方面的研究有一定的科学价值。此外,对于整个青藏高原地下冰储量估算具有一定的推广价值。
盛煜
基于青藏高原土壤温湿度观测网玛曲站点建立的地基L波段微波辐射计观测系统(ELBARA-III,由欧洲航空局提供),本数据集囊括了水平和垂直极化的L波段亮温数据,地表及以下不同层土壤湿度和温度数据,地表通量(如感热、潜热、碳通量),气象要素数据(如降水、上下行长波/短波辐射、空气温度和湿度、气压)以及植被叶面积指数LAI和土壤性质等辅助数据。此多年尺度的数据集可用于提高对陆面过程、微波辐射过程的理解,验证SMOS和SMAP卫星亮温观测和土壤湿度反演结果,校验微波辐射传输模型中的假设条件,验证陆面模式输出以及再分析资料,反演土壤物理性质,量化陆-气间的水、碳、能量交换,并将帮助定量化地球系统模型中参数化方案的偏差和不确定性,从而提出相应改进方案。 ELBARA-III双极化亮温数据可通过测量的辐射计电压和校准的内部噪声温度计算得到。该数据质量可靠,其质量控制主要通过:1)对辐射计输出的原始电压数据(以800Hz采样频率)进行直方图检验,利用统计指标过滤射频干扰对ELBARA-III微波信号数据的影响;2)检查辐射计进行天空辐射测量时两天线端口的电压值是否相似,天线电缆有无损耗;3)分析仪器内部温度、主动冷源温度和环境温度;4)分析不同入射角度的双极化亮温的特点。 - 时间分辨率:30分钟 - 空间分辨率:入射角为40°~ 70°,间隔为5°,观测覆盖范围为3.31 m^2~ 43.64 m^2 - 测量精度:亮温,1 K;土壤水分,0.001 m^3 m^-3;土壤温度,0.1 °C - 单位:亮温,K;土壤水分,m^3 m^-3;土壤温度,°C /K
Bob Su, 文军
黄河源多年冻土分布数据是基于黄河源区多年冻土年均地温模型而建立的,以年平均地温0℃作为划分季节冻土和多年冻土的标准和界限。与目前可利用的黄河源区冻土分布图有青藏高原冻土图(1:300万)和青藏高原多年冻土本底调查项目完成的青藏高原冻土分布图(1:100万)相比,该数据集基于黄河源区实测数据,与实测数据有更高的吻合性,冻土分布图的模拟精度也最高。该数据集可用于黄河源区多年冻土分布研究的验证,也可用于冻土环境等方面的研究。
盛煜, 李静
环北极不同类型多年冻土区NDVI变化数据集(1982-2015),时间分辨率为每5年一期,覆盖范围为整个环北极国家, 空间分辨率为8km,以多源遥感、模拟、统计和实测数据为基础, 使用GIS方法和生态学方法结合, 量化了北半球多年冻土对生态系统的调节服务功能, 其所有数据进行了质量控制。利用环北极不同类型多年冻土区划,借助1982-2015年期间NDVI值,使用GIS方法,计算了1982-2015年期间环北极不同类型多年冻土区的NDVI变化,形成了“1982-2015环北极不同类型多年冻土区NDVI变化数据集”。同时,综合多个文献,对其数据进行了质量控制。
王世金
山区受到复杂地形影响,其活动层厚度表现出极强的空间异质性。本数据集利用探地雷达方法和其他传统方法系统勘察了黑河上游活动层厚度。数据采集覆盖了不同海拔、地表类型、土壤质地和地形信息,因此具有较强的代表性。根据与其他直接测量活动层厚度方法对比后得到探地雷达测量的活动层厚度数据误差约为8cm,具有非常高的可信度。该数据集可为了解该区域活动层厚度提供详实的野外数据,验证陆面模型,尤其是冻土研究,提供验证数据集。
曹斌
中国冰冻圈是指中国范围内,大气圈、水圈、生物圈、岩石圈的冻结部分。中国冰冻圈资源与环境信息系统是对中国冰冻圈资源与环境数据进行管理与分析的综合性信息系统。建立中国冰冻圈资源与环境信息系统一方面是满足地球系统科学的需要,为研制地理信息系统支持下的冻土、冰川以及雪盖对全球变化的响应与反馈模型提供参数与验证数据;另一方面系统整理和抢救宝贵的冰冻圈数据,为其提供一个科学、高效、安全的管理与分析工具。 中国冰冻圈资源与环境信息系统包含三个不同空间的基础数据库。其中青藏公路沿线部分的研究区域主要是青藏公路自西大滩到那曲约700公里长、公路两侧20~30公里宽的区域,这一区域广泛分布着多年冻土。青藏公路沿线基础数据库包含以下类型的数据: 1、冰冻圈数据。包括:积雪深度分布。 2、自然环境与资源。包括: 基础地质:第四纪地质(Quatgeo) 3、公路沿线冻土钻孔观测数据(Borehole):青藏公路沿线200个钻孔探测资料。 工程地质剖面图(CAD):岩性分布、含水量、颗分资料等 4、青藏公路沿线地区冰川质量平衡分布模型(Model):预测冻土格网数据。 青藏公路沿线图形数据包括13幅的比例尺为1:250000图幅;格网尺寸为100×100m。 详情请查看数据中的文档“中国冰冻圈资源与环境信息系统设计.doc”、“中国冰冻圈资源与环境信息系统数据字典.DOC”、“数据库-青藏公路.DOC”。
李新
本数据集采用SMMR(1979-1987)、SSM/I(1987-2009)和SSMIS(2009-2015)逐日亮温数据,由双指标(TB_37v,SG)冻融判别算法生成,分类结果包含冻结地表、融化地表、沙漠及水体四种类型。数据覆盖范围为三江源区域,空间分辨率为25.067525 km,EASE Grid投影方式,以Geotif格式存储。像元数值表征地表冻融的状态:1代表冻结,2代表融化,3代表沙漠,4代表水体。因为该数据集中所有tif文件描述的是三江源国家公园范围,所以这些文件的行列号信息是不变的,摘录如下(其中cellsize单位为m): ncols 52 nrows 28 cellsize 25067.525 nodata_value 0
晋锐
青藏高原地温分布图是基于程国栋(1984)提出的多年冻土稳定型划分指标(表1),利用统计模拟的年变化深度地温数据划分的。利用地理加权回归方法,融合2010年左右233个钻孔年变化深度处的年平均地温数据和遥感积雪日数、GLASS叶面积指数、SoilGrids250m的土壤沙粒含量、土壤粘粒含量、土壤粉粒含量、土壤有机质和土壤体密度数据产品、中国气象局陆面数据同化系统(CLDAS)输出的二版土壤湿度产品和融合了近4万区域自动气象站和FY2/EMSIP降水产品的融合产品。估计得到了代表2010年代的青藏高原1km分辨率年冻土稳定性分布图。数据格式为Arcgis Raster。
冉有华
高质量的多年冻土图是多年冻土环境效应研究和寒区工程应用的基础数据。该数据集是在系统整编青藏高原2005-2015年共237个钻孔位置年变化深度年平均地温测量数据基础上,利用支持向量回归模型融合了这些地面观测与遥感冻结指数、融化指数、积雪日数、叶面积指数、土壤容重、高程和高质量的土壤水分再分析资料, 集合模拟了代表2005-2015年的青藏高原1km分辨率年平均地温分布图。10折交叉验证表明,模拟的年平均地温的均方根误差约为0.75 °C, 偏差约0.01 °C。基于高海拔多年冻土稳定性分类体系,利用年平均地温,划分了多年冻土的热稳定类型。数据显示,青藏高原多年冻土面积约115.02 (105.47-129.59) *104 km2, 其中, 极稳定型(<-5.0 °C)、稳定型(-3.0~-5.0 °C)、亚稳定型(-1.5~-3.0 °C)、过渡型(-0.5~-1.5 °C)和不稳定型(>-0.5 °C)多年冻土面积分别为0.86*104 km2, 9.62*104 km2, 38.45*104 km2, 42.29*104 km2和23.80*104 km2。该数据集可用于寒区工程的规划、设计及生态规划与管理等,并可作为多年冻土现状的数据基准,用于评估未来青藏高原多年冻土的变化。关于该数据更详细的方法等信息可参考《中国科学:地球科学》的论文(Ran et al., 2020)。
冉有华, 李新
本数据是通过建立雅鲁藏布江流域WEB-DHM分布式水文模型,以气温、降水、气压等作为输入数据,模拟输出的5km逐月水文数据集,包括格网径流与蒸发(若蒸发小于0,则表示凝华;若径流小于0,则表示当月降水小于蒸发)。本数据是通过建立雅鲁藏布江流域WEB-DHM分布式水文模型,以气温、降水、气压等作为输入数据,模拟输出的5km逐月水文数据集,包括格网径流与蒸发(若蒸发小于0,则表示凝华;若径流小于0,则表示当月降水小于蒸发)。
王磊
近地表土壤的冻结/融化状态表征着陆地表层过程的休眠和活跃,这种冻融相态交替能引起一系列复杂的地表过程轨迹模式突变,影响着土壤的水热特性、地表径流和地下水补给等水循环过程,同时也通过水和能量循环机制影响气候变化。本数据集是基于AMSR-E、AMSR2被动微波亮温数据,以及MODIS光学遥感数据,利用冻融判别式算法和冻融降尺度算法制备的全球近地表冻融状态(空间分辨率:0.05°;时间跨度:2002-2017年),可用于分析全球近地表冻融循环的开始/结束日期、冻结/融化时长、冻结范围等指标的空间分布和趋势变化,可为理解全球变化背景下陆表冻融循环与水分、能量交换过程的相互作用机制提供数据支持。
赵天杰, 张子谦
多年冻土约占青藏高原陆地面积的46%,是冰冻圈重要组成部分。但是,由于多年冻土埋藏较深,其分布难以通过地表观测直接获取,因此,研究多年冻土分布往往依赖于地面观测。该数据集基于多种观测方法,包括:钻孔勘察、坑探、土壤温度和探地雷达,获取青藏高原多年冻土分布点尺度信息,并归档形成首个青藏高原多年冻土存在性数据集(v1.0)。数据集包含626条信息,覆盖不同海拔、坡向和气候状态。同时,根据观测方式和数据质量,对数据的置信度进行了分类,为不同研究目的使用该数据提供了参考。该数据为多年冻土分布提供了本底信息,可用于多年冻土模拟验证和未来气候变暖下多年冻土退化评估。
曹斌, 张廷军, 吴青柏, 盛煜, 赵林, 邹德富
基于最新发布的青藏高原多年冻土存在性证据数据集,利用统计模型计算得到了1公里分辨率青藏高原多年冻土概率分布图。该图考虑了气温、积雪和植被这三个多年冻土分布控制性因素,因此能够准确地反应青藏高原冻土的空间异质性。根据1000多个实测资料验证和与已有多年冻土图的对比结果显示,该图的整体分布精度为82.5%,卡帕系数可达到0.62,在多年冻土下界表现出了更好的分类效果。结果显示,青藏高原多年冻土区面积约为1.54 (1.35–1.66) 百万平方公里, 约占陆地面积的 60.7 (54.5– 65.2)% 。多年冻土面积 约为 1.17 (0.95–1.35)百万平方公里,约占46 (37.3–53.0)%。
曹斌
使用Sentine-1 SAR 数据对青藏高原黑河流域野牛沟冻土进行监测。采用2014~2018年野牛沟区域Sentine-1 SAR影像,利用了基于分布式雷达目标的小基线集时序InSAR(DSs-SBAS)冻土形变监测方法,结合SAR后向散射系数,MODIS地表温度和Stefan模型,估算了研究区活动层厚度。结果表明活动层厚度在0.8米至6.6米之间,平均值约为3.3米。对开展大范围、高分辨监测具有十分重要的意义。
江利明
全球气候变暖及人类活动导致青藏高原大面积冻土退化、热融滑塌等问题,严重影响了多年冻土区工程建设和生态环境。以青藏高原黑河流域俄博岭的冻土为研究区,基于高分辨率卫星影像,利用机器学习面向对象分类技术提取研究区内热融滑塌信息,结果表明2009年至2019年研究区热融滑塌数量从12条增至16条,总面积由14718.9平方米增至28579.5平方米,增加了近两倍。高空间分辨率遥感与面向对象分类方法相结合在冻土热融滑塌监测中具有广阔的应用前景。
江利明
本数据是通过建立长江黄河源WEB-DHM分布式水文模型,以气温、降水、气压等作为输入数据,以GAME-TIBET数据作为验证数据,模拟输出的5km逐月水文数据集,包括格网径流与蒸发(若蒸发小于0,则表示凝华;若径流小于0,则表示当月降水小于蒸发)。数据是基于WEB-DHM分布式水文模型,以气温、降水、气温等(源自itp-forcing和CMA)为输入数据,以GLASS、MODIA、AVHRR为植被数据,SOILGRID及FAO为土壤参数建立起的模型,并通过对径流、土壤温湿度的率定与验证获得的1998-2017年长江黄河源5公里逐月格网径流与蒸发。若asc无法在arcmap中正常打开,请将asc文件前5行顶格。
王磊
冻土是指温度低于或等于0℃且含有冰的土体或岩体,它对温度特别敏感,其物理力学性质会随温度的变化而产生显著变化。冻土的冻胀变形和融化沉降变形是最为常见的冻土灾害,它们的发生主要是因冻土工程活动使冻土固有的温度发生变化而引起的,所以保护冻土主要也是保护冻土温度,让其维持在工程活动之前最为接近的状态。获取冻土地温的主要方法是埋设测温电缆,通过CR3000的数据采集功能获得测温电缆不同时间的阻值变化,利用标定系数和电阻值的对应关系计算出温度值。依据冻土对温度的敏感特征,地温的变化情况,能够反应气候的变化情况,也能够结合其他要素分析出人类活动对冻土的稳定性的影响机理及程度,从而来指导后期工程活动中的冻土保护措施的升级改造等。
陈继
青藏高原是世界上中低纬度地区冻土面积最大的地区。目前已编制了一些多年冻土分布图,但由于资料来源有限、标准不明确、验证不充分、高质量空间数据集的缺乏,使得在TP上绘制多年冻土分布图存在较大的不确定性。 本数据集基于改进的中分辨率成像光谱仪(MODIS)地表温度(LSTs)2003-2012年1km晴空MOD11A2 (Terra MODIS)和MYD11A2(Aqua MODIS)产品(reprocessing version 5)的冻融指数及冻土顶部温度(TTOP)模型模拟了多年冻土的分布,生成了青藏高原冻土图。并通过野外地面观测、土壤含水率和容重等各种调查数据对该图进行了验证。 冻土属性主要包括:季节性冻土(Seasonally frozen ground)、多年冻土(Permafrost)、非冻土区域(Unfrozen ground)。 数据集为青藏高原冻土研究提供了更详细的冻土分布资料和基础资料。
赵林
本数据集包括了青藏高原祁连山地区自从1980年到2013年以来的逐月的地表平均温度数据。本数据集来源于欧洲中期天气预报中心的第三代ERA-Interim再分析资料,该数据集采用四维变分分析,结合卫星数据误差校正等技术,实现了再分析资料的质量提升。数据集的空间分辨率为0.125°。本数据集是祁连山地区过去30多年以来地表温度网格数据集,可为祁连山地区的气候变化、生态系统发展演替及相关地球系统模型的研究提供数据基础。
吴晓东
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