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
冻融指数是气候变化的一个重要敏感指示器,也被广泛应用于冻土变化研究中。研究全球范围内冻融指数的空间分布特征与时间变化趋势,可为全球冻土环境评估、工程建设以及应对气候变化提供依据。该数据集基于1973—2021年覆盖全球陆地且超过14 000个站点的逐日气温观测数据,计算空气冻结指数(FI)和空气融化指数(TI)。冻结/融化指数,是冻结/融化期内日平均气温低于/高于 0 ℃的温度累计值。考虑到指数计算要覆盖整个冻结/融化期,并保证计算时段的连续,北半球以该年7月1日至次年6月30日为一个冻结期,以该年1月1日至12月30日为一个融化期,南半球冻结/融化时段相反。对于有缺测年份的站点未进行填补处理,一方面避免了插值对结果带来的不确定性误差,二是尽可能保留了数据的真实性与准确性。开展全球冻融指数研究,可以有效全面了解近地表热状态,并可以为探究冻融状态变化提供重要的支撑。
彭小清, 陈聪, 牟翠翠
多年冻土区的季节融化层,即活动层,是季节冻土研究中重要组成部分,其变化也深受气候变化的影响。活动层厚度变化深刻影响地~气之间能量传递、水分循环、碳循环、以及地表和地下水文过程、和植被生长。作者通过收集北半球347个站点的长时间序列活动层厚度,同时几十个CMIP5输出的气温资料,通过Stefan方程,构建北半球多年冻土区E-factor;最后耦合融化指数获取了北半球多年冻土区活动层厚度的空间分布及不同气候情景下的未来预测。经检验发现,观测值与模拟值具有显著的相关性,相关系数R=0.84(P<0.01),平均百分比误差为4.7%,平均偏离误差为-11.7 cm,均方根误差为64 cm。该数据产品可以用于冻土与气候变化、冻土碳循环、冻土生态水文过程、冻土工程等相关研究。
彭小清
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
该数据集是支持《Advances in Climate Change Research》论文(Ran等,2022)分析的部分数据,包括第三极区域(青藏高原、帕米尔高原和天山)多年冻土、季节冻土和未冻土的当前(2000-2016年)范围、多年冻土年平均地温和活动层厚度的1960s以来每十年的变化,以及论文中的第三极范围数据。
冉有华, 李新, 车涛, 王冰泉, 程国栋
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
本数据集包含基于观测约束的本世纪末(2080-2099年)中排放情景(SSP245)下青藏高原地区冻土分布。研究参考Chadburn et al.(2017)运用通过空间关系约束时间变化这一思路,利用现阶段青藏高原1km分辨率冻土分布图(Zou et al. 2017)和CMFD 气候数据集,建立青藏高原冻土分布与温度梯度的数值关系。在此基础上,结合CMIP6 SSP245情景下10个地球系统模式模拟的未来青藏高原温度预测集合平均,模拟本世纪末(2080-2099年)中排放情景下青藏高原地区冻土分布。可为评估未来气候变化背景下冻土退化的速度和时空特征提供数据支持。
魏建军, 刘丹, 汪涛
多年冻土退化通过降低基底强度、增加物质运移和热融活动频率等方式威胁基础设施的安全,导致其维护成本增加、使用寿命缩短,造成现实的经济损害。 该数据集是发表在Communications Earth & Environment (2022,3,238.doi: 10.1038/s43247-022-00568-6)关于青藏高原未来多年冻土退化经济损害的论文数据。该数据集包括了预测的青藏高原空间分辨率为1km的未来多年冻土危险等级数据和论文中图2、3、4的原始数据。
冉有华, 程国栋, 董元宏, 李新
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
1)青海省湟水流域典型工业园土壤环境质量数据,为区域工业活动导致的土壤污染管控提供基础支撑; 2)数据来源为湟水流域典型区域土壤样品,样品采集后迅速放入-4℃冰箱保存送尽快至实验室,经前处理后完成相关参数的检测; 3)样品采集、转运过程符合规范,实验检测过程遵照相关标准严格执行结果,因土壤环境各因素的变化,该结果仅针对本次调查结果; 4)该数据可用于对区域土壤污染状况、重金属风险评估等内容进行分析;
王凌青
本数据集是基于青藏高原多年冻土分布区1114个样点的土壤调查数据,重点考虑了古气候在估算青藏高原土壤碳储量中的重要作用,在综合了气候(古气候和现代气候条件)、植被、土壤(土层厚度和土壤理化属性等)和地形等因素后,通过机器学习算法重新评估得到的青藏高原3m深度土壤碳储量。结果集表明当前陆地生态系统模型普遍低估了青藏高原冻土碳库大小,模型中缺乏对古气候影响的考虑是导致模拟偏差的重要原因。因此,未来模型模拟土壤碳循环应该将古气候的作用考虑在内。
丁金枝
本数据提供了2014-2101青藏高原二氧化碳气体排放数据,数据来源于CMIP6 ScenarioMIP 对比计划,选取了三种未来社会经济共享路径下的二氧化碳排放:SSP126, SSP370, SSP585。对青藏高原格点提取了2014-2101年数据,数据精度为0.9x1.25度。txt文件中包括三列,第一列是纬度,第二列是经度,第三列是年二氧化碳通量,单位为kg m-2 s-1。本数据集提供的青藏高原不同未来情景下二氧化碳排放,可为站点观测,数值模拟提供参考。
吕雅琼
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
监测段位于楚玛尔河高平原(DK1043+500-DK1067+022),断面处路基下冻土为以多冰冻土、饱冰冻土及厚层地下冰为主,属于低温基本稳定多年冻土亚区(Ⅲ区)。该段共布设5个监测断面,其中素土路基断面2个,块石基底路基、块石护坡路基、U型块石路基断面各1个。每个断面布置4-5个测试孔,每孔测试深度15~20m,段内最深孔为40m,监测的主要要素为多年冻土地温,监测周期为2003至2021年。该数据基于冻土工程国家重点实验室自制的测温探头通过现场监测获得。每年现场通过CR3000型数据采集仪收集各监测断面的监测数据,通过一定的质量控制包括剔除传感器未完全适应土壤环境时的数据和传感器出现故障造成的系统误差。经过矫正的最终数据以excel文件存储。获取的现场数据经多人复查审核,数据完整性和准确度达到95%以上。该数据可为块石路基长期稳定性评估提供参考。
牛富俊
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
青藏高原是世界上最大的高、低纬度多年冻土带,近几十年来,其多年冻土带迅速退化,其最显著的特征之一就是热融湖塘的形成。这样的湖泊由于能够调节碳循环、水和能量通量而引起了极大的关注。然而,这一地区的热融湖塘的分布在很大程度上仍不为人所知,这阻碍了我们对多年冻土的响应及其碳反馈对气候变化的理解。本数据集基于200余景Sentinel-2A影像,结合ArcGIS、NDWI和Google Earth Engine平台,通过GEE自动提取和人工目视解译的方法提提取青藏高原多年冻土区内热融湖塘边界。在2018年热融湖塘数据集中,青藏高原多年冻土区共有121,758个热融湖塘,面积为0.00035-0.5 km²,总面积为1730 km² 。本次热融湖塘编目数据集为青藏高原水资源评价、多年冻土退化评价、热喀斯特研究提供了基础数据。
陈旭, 牟翠翠, 贾麟, 李志龙, 范成彦, 母梅, 彭小清, 吴晓东
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
该数据包含黄河源区地温数据,以黄河源区38 个多年冻土钻孔及其实测地温数据为基础构建黄河源区多年冻土分布的主体模型,并对阳坡地形多年冻土地温值进行单独调整,建立阳坡地形条件下的微调模型,对黄河源区地温进行模拟分析。参与模型构建的多年冻土钻孔实测地温值与年均地温值均具有较好的一致性,所得到的模型用于黄河源区多年冻土年均地温空间分布格局的模拟具有较大的可行性。该数据可用于黄河源区多年冻土分布、多年冻土变化等方面的研究。
盛煜, 李静
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
本数据集来源于论文:Ding, J., Wang, T., Piao, S., Smith, P., Zhang, G., Yan, Z., Ren, S., Liu, D., Wang, S., Chen, S., Dai, F., He, J., Li, Y., Liu, Y., Mao, J., Arain, A., Tian, H., Shi, X., Yang, Y., Zeng, N., & Zhao, L. (2019). The paleoclimatic footprint in the soil carbon stock of the Tibetan permafrost region. Nature Communications, 10(1), 4195. doi:10.1038/s41467-019-12214-5. 数据中包含新评估的青藏高原3m深度土壤有机碳库格点数据及相应的R代码,格点数据空间分辨率为0.1°。 以往对青藏高原土壤碳库的评估多以现代气候、植被等特性为根据,未考虑古气候条件、土层厚度等因素的影响。本研究中,研究人员综合考虑了古气候和现代气候条件、土层厚度和土壤理化属性、植被和地形等因素,通过机器学习算法重新评估了青藏高原3m深度土壤碳库。新评估得到的青藏高原土壤碳储量为36.6 Pg C (38.9-34.2 Pg C),约为陆地生态系统模型模拟均值的3倍(11.5±4.2 Pg C)。同时,研究指出,模型中缺乏对古气候影响的考虑是导致模拟偏差的重要原因。 数据中包含以下字段: Longitude (°E) Latitude (°N) SOCD (0-30cm) (kg C m-2) SOCD (0-300cm) (kg C m-2) GridArea (k㎡) 3mCstcok (10^6 kg C)
丁金枝, 汪涛
该数据包含黄河源区多年冻土层的地下冰分布数据。数据基于黄河源区地貌及其成因类型,冻土地温分布、结合岩性组成、含水率等 105 个钻孔的野外实测数据,估算了黄河源区多年冻土层 3. 0~10. 0 m 深度范围内地下冰储量,该数据结果中黄河源区每立方米土体平均含冰量和赵林等计算青藏高原冻土地下冰储量估计值( 已将折算的未冻水含量计入) 接近。该数据对于冻土预报、评价多年冻土区景观稳定性以及因环境变化引起的地形、植被和水文的区域性变化评价也具 有十分重要的意义。
盛煜, 王生廷
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
本数据包括祁连山连续多年冻土、不连续多年冻土以及季节冻土的空间分布图。本数据基于野外科学考察、道路勘察钻孔点并结合前人所获得的多年冻土下界海拔资料,回归得出多年冻土下界海拔公式。其中,DEM数据采用美国太空总署(NASA)和国防部国家测绘局(NIMA)联合测量的SRTM(Shuttle Radar Topography Mission)数据,数据转化为GCS·WGS·1984坐标系后,重采样成100 m的空间分辨率,采用以此数据海拔3 000 m作为界定祁连山区范围。借助ArcGIS平台在DEM数据的支持下,模拟出分辨率为100 m的祁连山区多年冻土分布图。回归得出祁连山区多年冻土分布下界模型,并通过了显著性检验。通过已有的548个钻孔数据点检验,多年冻土区验证正确率为90.11%。本数据可用于祁连山地下冰含量以及多年冻土退化释放水量估算,并对祁连山生态环境整治和生态文明建设具有一定借鉴意义。
盛煜
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