积雪特性分析仪

积雪中不同吸光物质引起的积雪暗化效应示意图。西北研究院供图。近日，中国科学院西北生态环境资源研究院遥感与地理信息科学研究室研究员郝晓华团队发现，积雪中不同类型、不同含量的吸光物质对积雪的光谱特征具有重要影响，特别是对积雪的反照率影响较大，进而影响地气能量平衡，间接导致气候变化。相关成果发表于《环境科学与技术》。积雪中不同吸光物质有何影响积雪是北半球地区重要的水资源，也是全球气候变化的关键指标之一。然而，积雪中的污染物对其光谱特征的影响一直是科学界关注的焦点，主要包括黑碳，沙尘和灰分三种。其中，积雪中吸光物质黑碳主要来自于工业排放、汽车尾气和生物质的不完全燃烧，沙尘主要来自于全球或区域尺度的粉尘运移-沙尘暴，灰分主要源自于是工业生产排放或火山爆发事件。“上述各种类型的气溶胶，在干沉降和湿沉降机制的作用下，沉降到积雪表面或是进入到积雪内部，这些吸光物质会极大改变积雪的反射特性，加速积雪消融，改变区域辐射能量平衡，具有诱发环境灾害的潜在可能。”郝晓华告诉《中国科学报》。影响积雪半球定向反射系数特征的因素较多，不同污染物类型，不同的浓度会引起反射率的变化。研究中选取了几个典型波段来分析吸光物质的影响，结果显示，无论是哪种吸光物质，都可以降低积雪的反射特性，并且均可以抑制积雪半球定向反射系数的各向异性，使得积雪在半球空间内均呈现出暗化的趋势。使得积雪加速消融，诱发环境灾害。吸光物质中黑碳的反射率最大研究团队通过在中国典型积雪区，使用多角度光谱测量仪器在人工分布和自然沉积条件研究积雪中不同类型、不同含量吸光物质的影响，发现这些物质对积雪的光谱特征具有显著影响，但是其中黑碳和有机碳对积雪反照率影响最大。“研究表明相较于沙尘和灰分，黑碳对积雪反射率的衰减贡献要强得多，这是由黑碳粒子本身的吸光特性决定的，并且同样都是黑碳，不同排放源产生的黑碳对积雪半球定向反射系数的衰减也有极大差异。”郝晓华表示，作为积雪中极强的一种吸光物质，对黑碳排放的控制是相当有必要的，尤其是在某些重工业区. 但是，这并非指可以忽视沙尘和灰分的影响，因为虽然黑碳消光特性强，但积雪沙尘和灰分浓度往往更大。现有的研究已经显示，在某些高山区，沙尘更可能主导了积雪变暗，所以分离出不同类型的吸光物质对积雪变暗的具体贡献是一种更加明智的选择。郝晓华表示，黑碳和灰分等吸光物质的存在会导致积雪反照率降低，进而影响地气能量平衡，加剧气候变化。因此，研究积雪中吸光物质对光谱特征的影响，对于准确反演积雪污染物含量、评估气候变化等具有重要意义，也为将来利用遥感卫星监测积雪中污染物提供了支撑，便于更好的监测积雪污染物特征。今后团队将继续深入研究积雪中吸光物质的影响机制，为更好地保护积雪资源和应对气候变化提供科学依据。

在这银装素裹的世界里，下雪不仅带来了诗意的画卷，还为大地覆盖了一层白色的绒毯，守护着生命的源泉，对土地土壤的呼吸也产生着影响。在漫长的冬季里，积雪和大地度过了一个又一个宁静的时光。积雪不仅保护了土地的水分，还防止了土地温度的剧烈变化；当春回大地，雪慢慢融化，雪水还会滋润着大地。在这些过程中，积雪下土壤中的微生物是一场狂欢还是一片沉寂呢？接下来跟随一篇优秀的文章来了解一下这些过程~积雪对有/无凋落物的温带森林土壤CO2及其δ13C值的影响永冻层和季节性积雪区域占全球陆地表面的60%左右，占全球土壤有机碳（C）储量的70%以上。积雪直接影响表土和大气之间的热交换，减少土壤温度波动的影响。在严寒条件下，较厚的积雪可防止土壤结霜，为地下微生物活动提供相对稳定的生活环境。然而，在全球气候变化背景下，北半球春季陆地积雪面积正逐年减少，预计本世纪末将减少25%。季节性积雪模式对全球气候变化具有复杂且多样的响应，可能会通过光、热、水和养分等资源再分配来影响森林生态系统的地上和地下过程。土壤呼吸作为土壤C循环的重要过程，占据森林生态系统呼吸的60%以上，气候变化导致的土壤呼吸的微小变化甚至会引起森林生态系统呼吸的重大变化。积雪和气温升高之间的相互作用影响土壤冻融循环，导致土壤性质和土壤CO2排放的变化。作者认为冬季积雪会影响不同季节土壤微生物呼吸及其δ13C值，且会随着林分和凋落物的存在而变化，然而，目前，关于该方向的研究十分有限。基于此，为尽可能降低其他环境因素的影响，研究者们在长白山森林生态系统国家野外科学观测研究站附近的温带森林林地（温带红松阔叶混交林（BKPF）和白桦林（WBF））采集带有凋落物的土柱带回实验室，一半去除凋落物，一半保留。人工雪（轻/重）覆盖，根据野外土壤温度和气温的全年变化，利用低温培养箱进行长期培养实验，合理设置不同季节的模拟温度水平变化。利用SF-3000+碳同位素分析仪测定土柱中的CO2排放量及土壤呼吸CO2的δ13C以研究人工积雪和凋落物的存在对中国东北长白山地区典型温带森林土壤异养呼吸及其δ13C值的影响。不同阶段加雪量及加雪时间研究结果不同培养阶段有/无凋落物的积雪覆盖的大型森林土柱的CO2排放量不同培养阶段有/无凋落物的积雪覆盖的大型森林土柱的平均CO2排放量箱线图不同培养阶段有/无凋落物的积雪覆盖的大型森林土柱释放CO2 的δ13C值的动态变化不同培养阶段有/无凋落物的积雪覆盖的大型森林土柱释放CO2 的δ13C平均值箱线图有/无凋落物下土柱CO2排放量与其相应δ13C值之间的关系研究结论该分析系统可用于研究实验室条件下未受干扰的大型土柱的异养呼吸变化及其相应的δ13C值。根据全年四个不同季节的室内模拟实验，人工积雪对森林土壤异养呼吸及其δ13C值的影响可能因季节、凋落物的存在和森林类型而异。在秋季冻融模拟中，与轻雪覆盖相比，重雪覆盖时的CO2排放量相对较大，土壤呼吸CO2的δ13C值也较小，这表明冬季结冰前积雪增加可能会增加温带森林地下土壤有机碳的分解。随着模拟春季冻融的进行，所有处理中土壤呼吸CO2的δ13C平均值变得不那么小，这与秋季冻融模拟期间观察到的δ13C值的变化相反。模拟春季冻融期间，重雪覆盖时土壤呼吸CO2的δ13C值比轻雪覆盖时更负，这与模拟秋季冻融期间和生长季观测到的δ13C值的变化相反。无论积雪以及凋落物是否存在，在模拟生长季节与非生长季节，所有大型土柱上均观察到土壤异养呼吸13C富集变化（平均约4.2‰），这可归因于土壤水分、释放到土壤中的有机碳化合物的数量和质量以及实验条件下的土壤微生物特性。通常，陆地生态系统土壤异养和自养呼吸的δ13C值的季节变化在一定程度上可以反映SOM分解对环境条件的响应。本研究结果强调了冬季积雪和凋落物的存在对温带森林全年土壤呼吸及其δ13C值的影响，需要未来在野外条件下进一步研究，通过适度考虑土壤理化和微生物特性以及细根生物量引起的激发效应对土壤呼吸δ13C和土壤碳动态的调节作用，探索关键的内在影响机制。

第六届全国积雪学术研讨会于2019年07月03日-07月04日在青海省西宁市顺利召开。来自西北研究院、中国科学院空天信息研究院、南京大学、武汉大学、国家卫星气象中心等40多所高校和研究机构的近200名专家、学者及研究生参加会议。图为学术研讨会报告现场会议共设66个大会报告，涉及积雪特性野外调查与遥感反演结果验证，积雪辐射传输模型与参数反演，积雪光学遥感与微波遥感，积雪遥感产品与应用，积雪变化对气候、水文过程的影响与模拟，积雪变化及其资源环境效应等七个主题。参会代表围绕积雪遥感发展方向热烈交流、积极讨论。图为安洲科技技术人员与参会人员交流北京安洲科技有限公司作为先进遥感测量设备供应商参加了本次大会。与会期间，安洲科技会议期间与广大科研工作者积极交流SR8800多功能全光谱地物光谱仪、科研级机载多光谱成像仪K6等设备在积雪污染物含量、雪特征分析、积雪面积等方面的应用。引起众多老师以及学生的兴趣。K6是世界上首款模块化多光谱仪，具有20个可选光谱通道，可自由组合不同的多光谱阵列；其内核采用功能强大的ARM A9处理器，内置IMU/GPS及大容量TF存储卡；各组件均为易拆分设计，可根据使用需求进行自由搭配，组合为双镜头、四镜头、六镜头等多种配置，以实现不同测量功能，还可以自行更换光谱仪中的传感器、镜头和滤镜等模块。SR8800多功能全光谱地物光谱仪是美国Spectral Evolution公司的最新产品，配备了新型多功能测量探头，可同步测量辐亮度及反射光谱、双角度、距离、测量区域照片、GPS、太阳高度角等信息，可进行野外BRDF研究。此仪器适用于遥感测量、农作物监测、森林研究、矿物分析、工业照明测量、食品药品、海洋学研究等等众多领域应用。北京安洲科技有限公司致力于为广大专家学者提供一流的产品和服务。