祁连山老虎沟12号冰川表面能量和物质平衡模拟

采用HOCK的分布式能量物质平衡模型对老虎沟12号冰川消融期的物质平衡进行了模拟,时间步长为1 h,空间分辨率为30 m.模型结果利用物质平衡观测数据和气象站观测数据验证,模型模拟时期为2012年6月1日-9月30日.模型模拟结果表明,地形因子对太阳辐射影响相当显著;散射辐射在总辐射中的比例较大为39%,模拟期冰川表面物质平衡为-506 mm w.e..在模拟期整个冰川平均上净辐射占能量收入的84%,感热通量占有16%;消融耗热则是能量的主要支出占有62%,潜热通量占有能量支出的38%.

1991—2020年祁连山老虎沟12号冰川能量-物质平衡模拟研究

本文基于评估和订正后的高亚洲精细再分析数据集(HAR v2),利用COSIMA单点能量−物质平衡模型系统分析了祁连山老虎沟12号冰川消融区4550 m自动气象站处2012年物质和能量交换过程及其对气候变化的响应特征,并在此基础上首次重建了1991—2020年能量和物质平衡序列。研究结果表明:①HAR v2数据集在研究区具有良好的适用性,由此驱动的COSIMA模型显示2012年冰川消融区模拟年累积物质平衡为-2333 mm w.e.。净短波辐射是冰川消融的主要能量来源(90.1%),净长波辐射是能量的主要输出项(58.6%);②该冰川物质平衡对降水变化总体保持线性响应,但对气温变化的响应表现出非对称性和非线性响应特征;③近30 a冰川表面能量收入项中净短波辐射、感热通量多年平均占比分别为89.2%、10.8%,而能量支出项中净长波辐射、消融耗热、潜热通量和地热通量多年平均占比依次为58.6%、26.5%、12.4%和2.5%。该冰川消融区长期处于物质高亏损状态,多年平均消融量为−2392 mm w.e.。在云量以及相对湿度、风速等其它气象因素影响下,净短波辐射的变幅大大超过感热通量、净长波辐射和潜热通量等能量项的变幅是该冰川消融强、弱年形成的主要原因。此外,固态降水也是制约冰川物质平衡的重要因素。

1952-2009年青藏高原东南部贡嘎山海螺沟流域冰川物质平衡数据集

冰川物质平衡是反映气候变化的敏感指标,是评估冰川变化对水资源和海平面上升影响的基础。然而,青藏高原具备连续物质平衡监测的冰川数量较少,尤其是青藏高原东南部海洋型冰川分布区,加之该区域部分冰川消融区表碛分布广泛,使得青藏高原东南部海洋型冰川物质平衡总体变化特征尚不清楚。本研究基于物理机制的冰川能量–物质平衡模型、气象观测数据和格网气象数据,重建了青藏高原东南部贡嘎山东坡海螺沟流域冰川物质平衡变化数据集(文本格式)。通过与流域不同时段冰川消融和径流观测对比,验证了模型的精度。本数据集包括1952–2009年海螺沟流域冰川物质平衡数据和平衡线高度数据,总体反映了1952–2009年间海螺沟流域冰川物质平衡变化情况,可作为青藏高原东南部海洋型冰川区冰川变化、气候变化等研究的基础数据。

基于冰川平衡线高度变化的气候重建模型研究

冰川物质平衡线高度(equilibrium-line altitude,ELA)变化的研究是冰川学研究的重要内容,其变化情况将最终决定冰川的命运。与冰川的其他特征(如冰川长度、面积)相比,ELA的变化是气候变化最直接的反应,其变化量常被用于对比不同区域间的气候变化特征差异。基于冰川ELA变化的气候重建的统计学方法,如ELA处气温与降水关系模型、气温递减率模型(Lapse-rate model)和温度指数融化模型(Temperature index melt model),结构简单,能获得较好的模拟效果,但均未能从冰川变化的物理成因来研究影响ELA升降的气候因素,且在数据不足时理论也缺乏说服力;物理方法,如能量—物质平衡模型是基于影响冰川变化的能量因子来探讨ELA升降的机制,其参数较多、计算复杂,但精度较高。不同模型受其本身及冰川类型等因素的影响,适用性及精度差别较大。

山地冰川表面分布式能量-物质平衡模型及其应用

基于＂七一＂冰川物质平衡、水文气象观测资料,结合DEM数据,初步建立了一套时间分辨率达1h、空间分辨率为15m的冰川表面分布式能量-物质平衡模型.模型考虑地形对太阳辐射的遮蔽效应,引入新的冰川反照率参数化方案,并发现分布式能量-物质平衡模型对气温垂直递减率、降水梯度、降水固/液态划分指标等参数较敏感.利用该模型对2007年6月30日20：00~10月10日12：00时段＂七一＂冰川粒雪线高度变化、物质平衡演变、融水径流状况及其对气候变化的响应等过程进行了模拟研究.结果表明,冰川物质平衡高度结构主要受反照率高度结构的影响,反照率大小直接影响冰川物质平衡水平.气候敏感性试验表明,物质平衡对气温变化非常敏感,它对气温变化的响应呈非线性特征;而物质平衡对降水量变化敏感性相对较弱,对降水量变化的响应是线性的.增温引起的冰川物质亏损量不能靠降低相同气温来得到弥补,物质平衡变化对气候变暖具有不可逆效应.气温升高1℃,即使降水量增加20%,＂七一＂冰川也会呈现较大的物质亏损状态.

湿地退化标准的探讨

湿地退化是自然环境变化和人类不合理利用导致的湿地生态系统结构破坏、功能衰退、多样性减少、生产力下降等一系列生态环境恶化的现象。我国湿地退化现象严重 ,恢复和重建工作紧迫。湿地退化标准的制定是一项基础工作 ,它应包括湿地面积变化、组织结构状况、湿地功能、社会价值、物质能量平衡、持续发展能力、外界胁迫压力等方面。与恢复重建相联系将退化湿地分为 4个等级 ,分别对应不同的恢复重建策略。

典型寒区流域水文过程模拟及分析

西北高山区寒区流域在全球变化背景下,河川径流发生了明显的变化,定量分析和评估径流变化对制定西部水资源可持续利用有着重要的意义.在VIC模型(含有冻土计算方案)的框架基础上,成功了耦合能量-物质平衡方案,改善了其在寒区冰川流域的水文过程模拟的效果.选择新疆阿克苏河流域作为研究区,验证表明改进后的模型取得比较理想的模拟结果.基于模拟的径流和观测数据,分析了阿克苏河两大支流径流组成及其变化特征.结果表明:1)托什干河冰川区径流占总径流的29.2%,昆马力克河冰川区径流占总径流的58.7%;2)两大支流总径流量近38a均呈增加趋势,托什干河径流增加了43.1%,平均年增加幅度为25.95×106 m3.a-1,昆马力克河径流增加13.1%,平均年增加幅度为14.09×106 m3.a-1;3)低冰川覆盖率的托什干河径流增加完全由于非冰川区径流的增加,高冰川覆盖率的昆马力克河径流增加是冰川区径流和非冰川区径流增加共同作用的结果,其中,总径流增加量中42%是来自于冰川区径流,58%来自于非冰川区径流.

祁连山七一冰川反照率的参数化研究

通过对2006年和2007年暖季消融期七一冰川反照率的观测资料分析,基于冰川反照率的变化规律及其影响因素,根据实测资料的统计建模和验证,初步给出了具有试验基础的冰川反照率多因子参数化公式,其时间分辨率为1h.经检验,2006年和2007年考察期间冰川反照率的模拟值和观测值序列之间的相关系数分别达到了0.901和0.973,平均绝对误差MAE值分别为0.073和0.038,RMSE值分别为0.089和0.052.回归拟合方法得到的冰川反照率参数化公式能较好的反映冰川反照率的日变化和日际变化情况,有望用于冰川表面能量物质平衡的模型模拟之中.

塑料大棚环境的温湿度预测模型研究

根据能量与物质平衡方程和BP神经网络理论,以大棚外的气象因子为输入变量,大棚内的环境温度和环境湿度为输出变量,构建了大棚环境的温湿度预测模型。利用所建立的模型,采用现场试验实测资料进行了模拟计算,所得结果表明两种模型的预测效果均较好,能够对大棚内环境的温湿度变化进行较为准确的预测,为制定大棚的管理措施提供参考依据。

A Two-Dimensional Brans—Dicke Star Model with Exotic Matter and Dark Energy

A two-dimensional Brans-Dicke star model with exotic matter and dark energy is studied in this paper,the field equation and balance equation are derived at finite temperature,the analytic solutions of these equations canbe used to calculate the mass of star.In addition,we find that star's mass has a minimum when matter state parameterγ→0.

青藏高原东部冰川平衡线高度的模拟及预测

冰川变化数值模拟及预测是全球变化的前沿领域,冰川平衡线高度(ELA)作为对气候状态的直接响应,其变化直接体现冰川的扩张和消融.本文基于能量物质平衡方程,由气象观测为输入数据,模拟了青藏高原东部冰川ELA的空间分布,模拟结果显示自1970年以来,高原东部冰川ELA以2~8m/a的速率升高,高原边缘,特别是在祁连山和藏东南,部分冰川的ELA已经达到或超过了冰川顶部,意味着该地冰川处在消亡边缘.为预测ELA的变化趋势,以唐古拉山小冬克玛底冰川和祁连山七一冰川为例,采用IPCC给出的低、中、高三种碳排放路径下21世纪的气候变化情景,发现在采取大力减排措施的RCP2.6情景下,两冰川ELA都在2040年左右达到最大值且接近冰川顶部,冰川积累区大幅度缩小.在RCP4.5中排放路径下,两冰川ELA将在2045年左右超过冰川顶部,冰川积累区消失,冰川将强烈消融直至消亡.在RCP8.5高排放路径下,两冰川ELA将在2035年左右超过冰川顶部,冰川积累区消失,冰川将急剧消融直至消亡.从物质能量平衡角度证明在当前全球变暖背景下,不论在何种情景下,高原东部山地冰川将加剧退缩乃至消亡.