Моделирование распределения водного эквивалента снежного покрова в тундре с использованием ГИС и данных полевой снегомерной съёмки


https://doi.org/10.15356/2076-6734-2015-2-69-80

Полный текст:


Аннотация

Рассматривается методика моделирования водного эквивалента снежного покрова, основанная на статистической обработке данных полевой снегомерной съёмки и геоинформационном анализе различных параметров: рельефа, направления ветра, кустарниковой растительности. Установлено, что особенности рельефа в значительной степени влияют на перераспределение снежного покрова. Так, на вогнутых участках толщина снега увеличивается, а на выпуклых – уменьшается, поэтому индекс кривизны поверхности служит эффективным параметром при моделировании толщины снежного покрова на том или ином участке. Между толщиной снежного покрова и индексом кривизны поверхности установлена высокая степень корреляции (R = −0,83). Учёт перераспределения снега ветром очень важен для региона исследования. Чтобы объяснить основные закономерности этого процесса, мы применили механизм введения поправок при индексировании наветренных и подветренных склонов. Для классификации поверхности использована растровая модель экспозиции склонов, построенная на основе цифровой модели рельефа (ЦМР). В соответствии с господствующим направлением ветра положительные значения поправок присваивались подветренным склонам, а отрицательные – наветренным. Установлено, что кустарниковая растительность служит «ловушкой» для перевеваемого ветром снега, однако высота растительности не определяет его толщину, поскольку толщина снега может быть и больше, и меньше высоты стеблей, и зависит она от других факторов. 


Об авторах

Ю. А. Дворников
Институт криосферы Земли СО РАН, Тюмень
Россия


А. В. Хомутов
Институт криосферы Земли СО РАН, Тюмень
Россия


Д. Р. Муллануров
Институт криосферы Земли СО РАН, Тюмень
Россия


К. А. Ермохина
Институт криосферы Земли СО РАН, Тюмень
Россия


Список литературы

1. . Воейков А. И. Снежный покров, его влияние на почву, климат и погоду, и способы исследования // Зап . ИРГО по общей географии . Т . 18 . No 2 . СПб ., 1889 . 213 с .

2. . Достовалов Б.Н., Кудрявцев В.А. Общее мерзлотоведение . М .: изд . МГУ, 1967 . 403 с .

3. . Житков Б.М. Полуостров Ямал // Зап . ИРГО по общей географии . Т . 49 . СПб ., 1913 . 349 c .

4. . Китаев Л.М., Кислов А.В. Региональные различия снегонакопления – современные и будущие изменения (на примере Северной Европы и севера Западной Сибири) // Криосфера Земли . 2008 . Т . 12 . No 2 . С . 98–103 .

5. . Концевая В.В., Соколов В.М., Фрейдлин В.С. Исследование снегонакопления на различных формах рельефа в Хибинах // Тр . 3-го Всес . совещ . по лавинам . Л .: Гидрометеоиздат, 1989 . С . 232–240 .

6. . Копанев И.Д. Снежный покров на территории СССР . Л .: Гидрометеоиздат, 1978 . 181 с .

7. . Котляков В.М. Избранные сочинения: Т . 2 . Снежный покров и ледники Земли . М .: Наука, 2004 . 447 с .

8. . Кренке А.Н., Китаев Л.М., Разуваев В.Н, Мартуга­ нов Р.А. Снежность на территории СНГ и его регионов в условиях глобального потепления // Криосфера Земли . 2000 . Т . 4 . No 4 . С . 97–106 .

9. . Кузьмин П.П. Физические свойства снежного покрова . Л .: Гидрометеоиздат, 1957 . 178 с .

10. . Кузьмин П.П. Формирование снежного покрова и методы определения снегозапасов . Л .: Гидрометеоиздат, 1960 . 169 с .

11. . Лейбман М.О. Механизмы формирования криогенных оползней скольжения и условия их индикации по высокорослой иве на Центральном Ямале // Материалы Московского центра РГО . Биогеография . 2004 . Вып . 12 . С . 89–94 .

12. . Лейбман М.О., Кизяков А.И. Криогенные оползни Ямала и Югорского полуострова . М .: изд . Типографии Россельхозакадемии, 2007 . 206 с .

13. . Погорелов А.В. Снежный покров Большого Кавказа: опыт пространственно-временного анализа . М .: Академкнига, 2002 . 286 с .

14. . Полуостров Ямал / Под ред . В .Т . Трофимова . М .: изд . МГУ, 1975 . 278 с .

15. . Ребристая О.В., Хитун О.В. Ботанико-географические особенности флоры Центрального Ямала // Ботанический журнал . 1998 . Т . 83 . No 7 . С . 37–52 .

16. . Рихтер Г.Д. Роль снежного покрова в физико-географическом процессе . М .-Л .: Изд-во АН СССР, 1948 . 171 с .

17. . Украинцева Н.Г. Особенности распространения кустарниковых тундр на Ямале // Материалы Московского центра РГО . Биогеография . 1998 . Вып . 7 . С . 46–53 .

18. . Фрейдлин В., Шныпарков А. Методика расчёта снегозапасов в малых горных бассейнах // МГИ . 1985 . Вып . 53 . С . 96–99 .

19. . Benson C.S., Sturm M. Structure and wind transport of seasonal snow on the Arctic slope of Alaska // Annals of Glaciology . 1993 . V . 18 . P . 261–267 .

20. . Clow W.D, Nanus L., Verdin K.L., Schmidt J. Evaluation of SNODAS snow depth and snow water equivalent estimates for the Colorado Rocky Mountains // Hydrological Processes . 2012 . Published online in Wiley Online Library (wileyonlinelibrary .com) . doi: 10 .1002/hyp .9385 .

21. . Elder K., Michaelsen J., Dozier J. Small basin modelling of snow water equivalence using binary regression tree methods // Biogeochemistry of Seasonally SnowCovered Areas, IAHS-AIHS and IUGG XXI General Assembly, Boulder, Colorado . July, 1995 . Intern . Association of Hydrological Sciences . Wallingford . P . 129–139 .

22. . Essery R.L.H., Pomeroy J.W. Vegetation and topographic control of wind-blown snow distributions in distributed and aggregated simulations for an Arctic tundra basin // Journ . of Hydrometeorology . 2004 . V . 5 . P . 734–744 .

23. . Evans B.M., Walker D.A., Benson C.S., Nord­ strand E.A., Peterson G.W. Spatial interrelationships between terrain, snow distribution and vegetation patterns at arctic foothills site in Alaska // Holarctic Ecology . 1989 . V . 12 . No 3 . P . 270–278 .

24. . Geddes C.I.A., Brown D.G., Fagre D.B. Topography and vegetation as predictors of snow water equivalent across the alpine treeline ecotone at Lee Ridge, Gla-cier National Park, Montana, USA // Arctic Antarctic and Alpine Research . 2005 . V . 37 . No 2 . P . 197–205 .

25. . Golding D.L. The correlation of snowpack with topography and snowmelt runoff on Marmot Creek Basin, Alberta // Atmosphere . 1974 . V . 12 . P . 31–38 .

26. . Gray D.M., Male D.H. Handbook of Snow: Principles, Processes, Management & Use . Willowdale: Ontario, Pergamon Press Canada, 1981 . 776 p .

27. . Litaor M.I., Williams M., Seastedt T.R. Topographic controls on snow distribution, soil moisture, and species diversity of herbaceous alpine vegetation, Niwot Ridge, Colorado // Journ . of Geophys . Research . 2008 . V . 113: G2 . Online publication date: 1–Jan– 2008 .

28. . Marchand W.D., Killingtveit A. Analyses of the relation between spatial snow distribution and Terrain Chacarcteristics // Proc . of the 58th Eastern Snow Conference . Ottawa . Canada, 2001 . P . 71–84 .

29. . McFadden J., Liston G., Sturm M., Pielke R., Chapin F. Interactions of shrubs and snow in arctic tundra; measurements and models // Sixth scientific assembly of the International Association of Hydrological Sciences, Maastricht, Netherlands, July 18–27, 2001 / Edited by A .J . Dolman, A .J . Hall, M .L . Kavvas, T . Oki and J .W . Pomeroy . IAHS-AISH Publication . V . 270 . P . 317–325 .

30. . Molotch N.P., Bales R.C., Colee M.T., Dozier J. Estimating the spatial distribution of snow water equivalent in an alpine basin using binary regression tree models: the impact of digital elevation data and independent variable selection // Hydrological Processes . 2005 . doi: 10 .1002/hyp .5586 .

31. . Pomeroy J.W., Gray D.M. Snow Accumulation, Relocation and Management . National Hydrology Research Institute Science Report, Environment Canada: Saskatoon, 1995 . 144 p .

32. . Purves R.S., Barton J.S., Mackaness W.A., Sugden D.E. The development of a rule based spatial model of wind transport and deposition of snow // Annals of Glaciology . 1998 . V . 26 . P . 196–202 .

33. . Sexstone G.A., Fassnacht S.R. What drives basin scale spatial variability of snowpack properties in northern Colorado? // The Cryosphere . 2014 . V . 8 . P . 329–344 . doi: 10 .5194/tc-8-329-2014 .

34. . Sturm M., Holmgren J., McFadden J.P., Liston G.E., Chapin F.S., Racine C. Snow – shrub interactions in arctic tundra: A hypothesis with climatic implications // Journ . of Climate . 2001 . V . 14 . P . 336–344 .

35. . Winstral A., Elder K., Davis R.E. Spatial Snow Modeling of Wind-Redistributed Snow Using Terrain-Based Parameters // Journ . of Hydrometeorology . 2002 . V . 3 . No 5 . P . 524–538 .

36. . Woo M., Heron R., Marsh P., Steer P. Comparison of weather station snowfall with winter snow accumulation in high Arctic basins // Atmosphere – Ocean . 1983 . V . 21 . P . 312–325 .

37. . Zeverbergen L.W., Thorne C.R. Quantitative Analysis of Land Surface Topography // Earth Surface Processes and Landforms . 1987 . V . 12 . P . 47–56 .


Дополнительные файлы

Для цитирования: Дворников Ю.А., Хомутов А.В., Муллануров Д.Р., Ермохина К.А. Моделирование распределения водного эквивалента снежного покрова в тундре с использованием ГИС и данных полевой снегомерной съёмки. Лёд и Снег. 2015;55(2):69-80. https://doi.org/10.15356/2076-6734-2015-2-69-80

For citation: Dvornikov Y.A., Khomutov A.V., Mullanurov D.R., Ermokhina K.A. GIS- and field data based modeling of snow water equivalent in shrub tundra. Ice and Snow. 2015;55(2):69-80. (In Russ.) https://doi.org/10.15356/2076-6734-2015-2-69-80

Просмотров: 552

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2076-6734 (Print)
ISSN 2412-3765 (Online)