Preinstrumental数据

在19世纪晚期之前，很少有系统地测量雪的深度。然而，与积雪有关的常规观测是根据降雪日数、地面上有雪的日数或地面上有雪的最初/最后日期等变量进行的。地面上的积雪是最早有规律记录的积雪观测之一。例如，在英国，定期观察“雪躺”(当雪覆盖了超过一半的地面(0900 GMT)开始于1912年(Jackson, 1978b)，但直到20世纪40年代后期才常规记录积雪深度(Jackson, 1978a)。它已被证明(福斯特，1986;罗宾逊,1991;Brown和Goodison, 1996)的研究表明，在开阔的非山区，积雪覆盖时间的区域平均原位观测结果与卫星观测结果非常一致。这就提供了利用历史原位观测来将最近的基于卫星的积雪覆盖范围观测扩展到20世纪早期的可能性(Frei etal.，1999;布朗,2000)。有关参数的观测，如地面上积雪的第一次和最后一次日期，或第一次解冻的日期，已经在世界各地的许多地点进行了很长一段时间的观测。例如，Ball(1992)能够调查1715年至1840年在加拿大约克工厂和丘吉尔的春季融雪变化，使用哈德逊湾公司人员所做的第一次融雪日期记录。关于积雪情况的信息也可以从降雪或固体降水的日数观测中推断出来。例如，曼利(1969)利用英国“观测到的下雪或雨夹雪日发生频率”的数据，构建了一个可以追溯到1660年代的标准化“降雪指数”。 Manley found good agreement between the index and snow on the ground at elevations above 300 m, and on the basis of this relationship was able to conclude that in the severe winter of 1695, some upland Aberdeenshire farms probably had snow cover for five months.

关于过去积雪状况的推断也可以从对积雪或融雪径流敏感的各种生物物理标记得出。例如，Lavoie和Payette(1992)使用基础磨损水平的变化和黑云杉生长形式的变化来记录20世纪积雪的增加山林在亚北极的魁北克。中国湖泊水位的古重建半干旱地区利用融雪水库(例如Vance等人，1992年)也可以深入了解跨越数千年的春季积雪状况。

5.2.2雪深

雪深是积雪最明显的属性，但从水和能量预算的角度来看，它是一个不太有用的值，因为由于沉降、变质和融化/再冻结事件等过程，雪深可以独立于雪质量变化(Fitzharris等)。, 1992)。尽管如此，日雪深数据仍被用于许多应用，如估算建筑雪负荷、清雪合同、冬季生存的作物,地面霜渗透和生物学研究。日积雪深度被认为是全球气候监测、气候模式验证和气候变化影响评估的高优先级变量(Cihlar etal。raybet雷竞技最新, 1997)。

人工雪深测量使用尺子或一个或多个固定雪桩(图5.1c)。如果每天用尺子对地面积雪的总深度进行观测，则需要进行一些判断以获得一个“代表性”值。这在给加拿大观察员的指示中很明显(AES, 1977年):

观测时地面积雪的总深度应通过进行一系列测量并取平均值来确定(以厘米为单位)。选择测量区域时应考虑到避免漂移。应注意确保测量的总深度包括存在的任何冰层的深度。

为一个不完整的、不完整的积雪确定一个有代表性的积雪深度是非常主观的，加拿大的天气观测手册没有提供如何做到这一点的说明或指导。根据Doesken和Judson(1997)的观点，应该确定气象站周围区域的视觉平均值，当积雪覆盖率小于50%时，将深度记录为痕迹。当使用一系列固定木桩测量雪深时，就避免了这个问题。然而，在读取固定木桩时需要小心，因为积雪会优先在固定物体周围积聚或融化。即使在持续进行雪深观测的地方，测量结果也只能真正代表测量地点的雪况。气象观测点通常位于开放区域，通常在机场，因此数据主要代表暴露地点。

人工雪深测量通常在每天上午或下午进行一次，但在一些国家每天进行两次。雷竞技手机版app深度观测的时机并不重要，但如果不能长期一致地跟踪，它会在衍生的积雪数据系列中产生不均匀性，例如地面上有雪的天数，例如20世纪60年代美国的读数从下午转向上午(D. Robinson，个人通信，1998年)。由于积雪更有可能在白天融化和沉降，特别是在夜间降雪导致地面上有少量新雪的情况下，转向早晨的读数可能会导致积雪统计数据的虚假增加，例如地面上有雪的天数。

在大多数有季节性积雪覆盖的国家，天气和气候站已结合常规气象观测方案，对日积雪深度进行人工观测。雷竞技手机版appraybet雷竞技最新典型的是，这些网络不断进化

图5.1。测量积雪积累和融化的仪器(Fitzharris等，1992年)。转载已得到新西兰水文学会的许可。

为响应支持经济活动的天气和气候信息需求，气象站的空间分布往往随人口分布而变raybet雷竞技最新化，在山区和偏远地区的空间覆盖较差。总的来说，在20世纪的大部分时间里，报告积雪深度的台站数量随着时间的推移而增加，在许多国家，由于预算削减，在20世纪80年代和90年代有所减少。雷竞技手机版app许多国家早在19世纪后期雷竞技手机版app就有系统的积雪深度观测，例如瑞士(Fohn, 1990)、美国(Easterling et al.， 1999)、前苏联(Armstrong, 2001)和芬兰(Kuusisto, 1984)。在使用这些数据集时，重要的是要记住，与其他气候要素一样，雪深观测也受到相同的不均匀来源的影响，例如站点位置的变化、观测时间的变化、测量单位的变化、观测者的变化以及城市影响(污染导致雪变暖和变脏)。Robinson(1989)提出质量控制检查美国数据的每日雪深观测的内部一致性的程序。该程序将24小时内观测到的雪深变化与基于观测到的降雪和空气温度的预期变化进行比较。Brown和Braaten(1998)将该方法稍加修改后的版本应用于加拿大日雪深数据，发现超过98%的非零雪深观测数据满足内部一致性检验。

利用超声波雪深传感器可以自动测量雪深。它们被放置在雪面上，并计算声音脉冲到达雪面上并被反射回来所花费的时间到雪面上的距离(图5.1f)。机载电子设备计算声速作为环境空气温度的函数。正如Pomeroy和Gray(1995)所概述的那样，在降雪或吹雪期间可能会发生异常测量，超声波不能区分新落下的低密度雪。在其他时间，雪深的测量精度可达~1厘米，并且可以经常定期(例如每小时)询问传感器，以获得自沉降以来雪深变化的详细历史。风蚀熔体对物理验证特别有用雪的过程模型。自动深度传感器的另一个主要优点是雪层不受干扰。当雪层消失时，超声波传感器继续忠实地记录生长的植被的高度。这需要应用质量控制逻辑来去除虚假的“深度”。对自动传感器的一个批评是，它只测量“一点”的雪深，一个直径为0.2-2米的圆形区域，取决于传感器高于雪表面的高度(Pomeroy和Gray, 1995)。这使得谨慎的选址至关重要。

日积雪深度是一种用途广泛的测量方法，可以从日积雪深度观测中得到各种积雪统计数据，用于监测积雪。其中包括:地面积雪持续时间为各种深度阈值;

连续积雪开始和结束的日期;最大雪深;以及最大雪深的日期。监测这些类型的统计数据可以提供关于积雪量和时间变化的更详细的信息(Goodison和Walker, 1993年)，而不是传统的月度统计数据，如平均雪深或中位数雪深。Groisman和Davies(2001)提供了用于气候研究的雪数据来raybet雷竞技最新源的摘要。美国(Easterling et al.， 1999)、前苏联(Armstrong, 2001)和加拿大(MSC, 2000)的主要历史日雪深数据汇编已经出版。欧洲和亚洲公布的雪深数据相对较少，但在中华人民共和国的一些站点有公布的月积雪覆盖时间记录(Shiyan et al.， 1997)。美国国民冰雪数据中心(NSIDC)一直致力于拯救重要的积雪数据集，并将其免费提供给研究界。读者可以访问他们的网站查看最新的数据集以及美国二氧化碳数据信息与分析中心(CDIAC)，该中心提供了许多重要的雪数据集可供下载，例如Easterling et al.(1999)和Shiyan et al.(1997)。美国每日雪深数据存档于国家气候数据中心(NCDC)，并由Heim(1998)编译和分析，以生成美国和阿拉斯加附近5525个站点的每月降雪和积雪气候学。

世界气象组织(WMO)全球电信系统(GTS)在国际上传输天气和航空天气数据，在其电文中包括每日积雪深度观测数据。许多业务气象机构使用这些观测资料生成每日雪深场，以输入数值天气预报模型。然而，在任何一天，只有一小部分观测雪深的台站可以通过GTS实际报告数据。世界气象组织定期编制全球气候数据摘要和标准气候常态，其中包括积雪深度和积雪覆盖情况。raybet雷竞技最新

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