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科学家实现冰川能量平衡模型与水文模型的耦合及其在东帕米尔的验

来源: 未知 作者: admin 发布时间:2019-03-01

  作为国家在科学技术方面的最高学术机构和全国自然科学与高新技术的综合研究与发展中心,建院以来,中国科学院时刻牢记使命,与科学共进,与祖国同行,以国家富强、人民幸福为己任,人才辈出,硕果累累,为我国科技进步、经济社会发展和国家安全做出了不可替代的重要贡献。

  中国科学技术大学(简称“中科大”)于1958年由中国科学院创建于北京,1970年学校迁至安徽省合肥市。中科大坚持“全院办校、所系结合”的办学方针,是一所以前沿科学和高新技术为主、兼有特色管理与人文学科的研究型大学。

  中国科学院大学(简称“国科大”)始建于1978年,其前身为中国科学院研究生院,2012年更名为中国科学院大学。国科大实行“科教融合”的办学体制,与中国科学院直属研究机构在管理体制、师资队伍、培养体系、科研工作等方面共有、共治、共享、共赢,是一所以研究生教育为主的独具特色的研究型大学。

  上海科技大学(简称“上科大”),由上海市人民政府与中国科学院共同举办、共同建设,2013年经教育部正式批准。上科大秉持“服务国家发展战略,培养创新创业人才”的办学方针,实现科技与教育、科教与产业、科教与创业的融合,是一所小规模、高水平、国际化的研究型、创新型大学。

  《中国科学院院刊》(中文版)是中国科学院主办的以战略与决策研究为主的科技综...

  《科学通报》是自然科学综合性学术刊物,力求及时报道自然科学各领域具有创新性...

  覆盖数学、物理、化学、生命科学、地球科学、信息科学、技术科学与天文学等学科...

  利用冰川-水文耦合模型模拟和预测流域水文过程,是研究第三极水文水资源对气候变化响应的主要手段。度日因子模型由于具有模型结构简单、输入数据少和可移植性等优点,被广泛用于高寒地区融水径流的模拟和预测研究。然而度日因子具有较大的经验性和时空异致性,对模型模拟结果也带来很大的不确定性。更具物理基础的冰川能量平衡模型,通过描述大气和冰川表面及冰川内部间的能量交换过程,能够更好地反映冰川消融或积累的时空分布特征,也更适用于冰川水资源对未来气候变化的响应研究。然而,冰川能量平衡模型对驱动数据有较高要求,因而极大阻碍了冰川能量平衡模型及冰川水文耦合模型在资料匮乏的第三极地区的发展和应用。

  针对这一难题,依托慕士塔格西风带环境综合观测研究站,基于已有冰川观测,在东帕米尔的木吉流域增加了气象-水文参数观测(图1)。中国科学院青藏高原地球科学卓越创新中心、青藏高原研究所研究员苏凤阁课题组及合作者在观测数据的支撑下,实现了冰川能量平衡模型与分布式陆面水文模型VIC的耦合,并从流域冰川能量平衡、冰川物质平衡和流域径流过程完成了对耦合模型的充分验证。研究结果显示:1)冰川-水文耦合模型对入射短波、反照率、夏季冰川物质平衡(图2)和径流过程(图3)的模拟能达到较好的精度;2)木吉流域冰川上约60%的能量供给用于潜热通量的消耗,而只有约40%的正能量用于冰川消融,这种能量分配和已发现的大陆性冰川能量分配模式一致;3)木吉流域冰川在2011-2015年间总体仍呈现物质负平衡(-812.18 mm,图4),此结果并没有支持“喀喇昆仑异常”现象。对于第三极主要冰雪流域径流的研究,相对于以往的度日法,该研究从理论和实践上都前进了一步。

  。以上研究得到“泛第三极环境变化与绿色丝绸之路建设”专项(XDA20060202)、国家自然科学基金项目(41871057, 91747201) 和中科院国际合作局对外合作重点项目(131C11KYSB20160061)的资助。

  图2 耦合模型模拟和实测冰川物质平衡对比图 (a) 积累期;(b) 消融期;(c) 全年

  图3 耦合模型在2011-2015年间消融期模拟总径流、模拟冰川径流和实测径流对比图

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