附录C 文件格式参考

outlines.shp -- RGI 冰川轮廓

用途: 包含冰川轮廓多边形和 RGI 元数据。这是所有其他数据的起始来源。

字段:

dem.tif -- 数字高程模型

用途: 经过重投影和裁剪的 DEM，覆盖冰川及其缓冲区（即"边界"）。

属性: 单波段 Float32 栅格。使用投影坐标参考系（通常以冰川为中心的横轴墨卡托投影）。 NoData 值：-9999。分辨率由参数中的 grid_dx_method 决定。

尺寸: 网格尺寸取决于冰川面积和边界。通常在 30-100 米分辨率下，每边 50-200 像素。

glacier_grid.json -- Salem 网格定义

用途: 定义冰川的局部坐标系和网格。

结构:

{
  "proj": "+proj=tmerc +lat_0=46.80 +lon_0=10.78 +k=1.0 +x_0=0 +y_0=0 +ellps=WGS84",
  "x0": 0,
  "y0": 0,
  "nx": 134,
  "ny": 107,
  "dx": 100.0,
  "dy": 100.0,
  "origin": "lower-left",
  "pixel_ref": "corner",
  "topo_valid": true
}

关键字段: proj（PROJ.4 字符串），dx/dy（网格间距，单位米）， nx/ny（x 和 y 方向的网格单元数）。

gridded_data.nc -- 网格化变量

用途: 所有 2D 网格化数据的中央存储库。随着预处理工作流的推进，变量会逐步添加。

维度: (y, x)，与 glacier_grid 维度匹配。

变量清单:

全局属性: rgi_id、dem_source、proj、grid_dx、grid_dy。

climate_historical.nc -- 气候时间序列

用途: 存储冰川的月均温度和降水时间序列，从气候数据源插值到冰川的高程范围。

维度: time（逐月，通常从 1901 年至今），height（离散高程层）。

变量清单:

时间覆盖范围: 起止日期取决于气候数据源。CRU TS 通常覆盖 1901 年至今（存在 1-2 年的滞后）。

高程层: 通常为 30 个离散层，覆盖从冰川最低点到最高点的高程范围，外加安全余量。

centerlines.pkl -- 中心线对象

用途: 存储从冰川掩膜计算得到的几何中心线对象。

内容: 一个 Centerline 对象列表，每个对象包含： line（shapely LineString -- 投影坐标下的中心线几何）， dis_on_line（ndarray -- 沿线距离，单位米）， heads（Point 列表 -- 上游端点）， tail（Point -- 下游末端点）， flows_to（Centerline 或 None -- 该中心线汇入的下游中心线）， inflows（Centerline 列表 -- 汇入该中心线的上游中心线）， order（int -- 河流级别）。

inversion_input.pkl -- 反演输入

用途: 为质量守恒反演准备的数据。

内容: dict，包含以下键： flux（ndarray 列表 -- 每条流线的表观物质平衡（apparent mass balance）通量）， width（ndarray 列表 -- 每个网格点处的流线宽度）， dx（float -- 网格间距，单位米）， surface_h（ndarray 列表 -- 每条流线的表面高程）， bed_h（ndarray 列表 -- 每条流线的初始冰床估计）， glen_a（float -- 反演使用的 Glen's A 参数）， fs（float -- 反演使用的滑动参数）。

inversion_output.pkl -- 反演结果

用途: 质量守恒反演得到的冰厚度分布。

内容: dict，包含以下键： volume（float -- 冰川总体积，m³）， volume_bsl（float -- 海平面以下体积，m³，用于入海型冰川）， volume_bsl_max（float -- 最大可能的海平面以下体积）， thickness（ndarray 列表 -- 每条流线的反演厚度，m）， is_tidewater（bool -- 冰川末端是否到达海/湖）， bed_h（ndarray 列表 -- 每条流线的最终冰床高程）， glen_a（float -- 使用的 Glen's A 值）， fs（float -- 使用的滑动参数）。

model_flowlines.pkl -- MixedBedFlowline 对象

用途: 准备用于数值模拟的流线对象。包含模型网格分辨率下的完整几何信息（表面、反演后的冰床、宽度）。

内容: 一个 MixedBedFlowline 对象列表（Flowline 的子类），每个对象包含： dis_on_line（ndarray -- 沿流线距离，m）， surface_h（ndarray -- 来自 DEM 的表面高程，m）， bed_h（ndarray -- 来自反演或初始估计的冰床高程，m）， widths（ndarray -- 各网格点处的冰川宽度，m）， widths_m（ndarray -- 数值格式中交错网格上的宽度，m）， dx（float -- 沿流线网格间距）， dx_meter（float -- 实际米数网格间距）， is_tidewater（bool）， is_rectangular（bool -- 冰床类型标志）， is_trapezoid（bool -- 冰床类型标志）， is_parabolic（bool -- 冰床类型标志）， flows_to（MixedBedFlowline 或 None -- 支流连接）。

model_diagnostics.nc -- 模型输出诊断

用途: 流线模型运行期间存储的模型诊断变量时间序列。

维度: time（逐年，每个存储年份一个条目），flowlines（每条流线一个，用于每条流线的独立变量）。

变量清单:

可选（如果 store_model_geometry=True）: surface_h、bed_h、thickness_m、 ice_velocity_myr -- 这些变量会增加一个额外的 dis_along_flowline 维度。

mb_calib.json -- 物质平衡校准

用途: 存储冰川的校准物质平衡参数。

结构:

{
  "melt_f": 4.2,
  "temp_bias": 0.3,
  "prcp_fac": 1.0,
  "reference_mb": -850.0,
  "reference_period": "2000-01-01_2015-12-31",
  "calibration_method": "geodetic_mb_consensus",
  "t_star": 1920.5,
  "bias": 0.03
}

关键字段: melt_f -- 度日融化因子（kg m⁻² K⁻¹ day⁻¹）， temp_bias -- 温度偏差校正（K）， prcp_fac -- 降水校正因子（1.0 = 无校正）， t_star -- 校准参考年份（物质平衡近似等于参考值的年份）。

geometries.pkl -- 多边形几何

用途: 存储冰川的 GIS 多边形几何（流域多边形、相交多边形、流线流域）。

内容: dict，包含以下键： polygon_pix（list -- 以像素坐标表示的冰川掩膜）， polygon_hr（shapely Polygon -- 以 shapely 几何表示的冰川轮廓）， catchments（dict -- 将流线索引映射到流域多边形，如果已计算）， intersects（Polygon 列表 -- 相交的冰川多边形，如果存在）。

hypsometry.csv -- 测高统计

用途: 测高表：高程区间及其对应的冰川面积。

列: elevation（m a.s.l. -- 高程区间中心）， area（m² -- 该高程区间内的冰川面积）， width（m -- 该高程处的冰川总宽度）。

该 CSV 由 initialize_flowlines 生成，并在物质平衡计算和可视化中内部使用。

diagnostics.json -- 处理诊断信息

用途: 记录处理元数据和诊断信息，用于溯源和调试。

典型内容:

{
  "dem_source": "SRTM",
  "dem_resolution": 30.0,
  "grid_dx": 100,
  "grid_dy": 100,
  "map_proj": "tmerc",
  "rgi_area_km2": 8.45,
  "glacier_area_on_grid_km2": 8.43,
  "n_centerlines": 3,
  "centerlines_total_length_m": 12450,
  "n_flowlines": 3,
  "prepro_level": 3,
  "has_climate": true,
  "climate_source": "CRU",
  "mb_calibration_done": true,
  "inversion_done": true
}