青海湖湖温预估研究

青海湖对青藏高原的生态安全有着重要作用,深入理解青海湖未来湖表温度变化特征至关重要。本文通过站点观测数据和再分析数据评估第六次国际耦合模式比较计划(Coupled Model Inter⁃comparison Project 6,CMIP6)中3个全球气候模式的常规气象数据,并利用观测数据和MODIS地表温度数据评估一维湖泊模式(Freshwater Lake Model,FLake)在青海湖的适用性,预测4种不同排放情景(SSP126、SSP245、SSP370、SSP585)青海湖未来湖温的演变趋势,阐明湖温变化的驱动机制及其对青海湖裸鲤生存环境的潜在影响。结果表明:(1)再分析数据和CMIP6多模式集合的历史气象数据优于单个模式。2015—2100年,青海湖年均湖表温度持续升高,但由于社会共享经济路径(Shared Socio⁃economic Pathway,SSP)和辐射强迫的差异,CMIP64种不同排放情景Flake模拟的湖表温度升温速率表现出明显差异。SSP126情景2050年后的升温速率低于历史水平,而在SSP245、SSP370和SSP585情景,2050年前后的升温速率均高于历史水平,气温是湖温上升的主要驱动因素。(2)未来不同时期的月、日最高湖表温度均出现在8月,近期(2021—2040年)各情景之间湖表温度差异较小,日均湖表温度基本在20.00℃以下;中期(2041—2080年)各情景间差异逐渐增大;远期(2081—2100年)8月日均湖表温度将超过20.00℃,多年日均湖表温度最高可达23.31℃,可对青海湖裸鲤的生长造成严重威胁,使其处于较高风险。

ERA5-Land青藏高原湖冰特征误差分析及FLake模式改进

青藏高原上湖泊众多,其中大多数被季节性湖冰覆盖。湖冰对气候变化响应敏感,其生消过程会显著改变湖-气交换通量。而现有的高原湖冰长时间观测数据较少,需要利用湖冰再分析资料进行研究。但目前对ERA5-Land湖冰资料在高原的适用性及改进方法还不甚清楚。因此,本文首先利用2010-2022年青海湖和鄂陵湖的湖冰观测数据,评估了ERA5-Land再分析资料对青藏高原典型湖泊湖冰特征的模拟能力。结果表明:ERA5-Land资料对青海湖和鄂陵湖的冰厚平均高估0.54~0.62 m,对封冻期天数高估约68 d·a^(-1)。其次对再分析湖冰数据误差来源进行分析,通过对比ERA5-Land和鄂陵湖观测资料及其各自驱动模式的模拟结果,得出误差主要来源于输出ERA5-Land湖冰数据的FLake一维湖泊模式。最后基于2010-2022年青海湖和鄂陵湖的MCD43A3地表反照率产品,利用其多年平均反照率和动态日均反照率改进了FLake模型,模拟冰厚平均偏差可分别减小85%和90%,封冻期天数的模拟偏差减小了约6d·a^(-1)和8d·a^(-1)。两种方法均可以改进FLake模型对湖冰的模拟效果,特别是对积雪覆盖时间较长的湖泊,动态反照率方法改进效果更明显。本研究揭示了ERA5-Land湖冰特征的主要误差来源为FLake模式中的湖冰反照率,并对该参数进行了改进,提高了模型对湖冰的模拟效果,可为提高ERA5-Land再分析湖冰数据在青藏高原典型湖泊的模拟精度提供参考。