青藏高原作為“世界屋脊”“亞洲水塔”, 是影響東亞氣候、水文及生態環境的關鍵區域。 沙漠化是當今社會面臨的重大社會經濟環境問題之一。 因此, 研究青藏高原沙漠化狀況及其近幾十年變化具有重要社會意義。 目前, 傳統的基於地貌研究提出的沙漠化現象難以量化, 風蝕模型由於模型框架及簡化的參數化過程等問題, 也難以完成高精度、大範圍、網格化的複雜下墊面模擬工作。 因此, 採用數值模擬手段模擬沙漠化現象是較為行之有效的科學方法。
中國科學院西北生態環境資源研究院(籌)寒旱區陸面過程與氣候變化重點實驗室高豔紅團隊對適用于青藏高原地區的陸面風蝕耦合模式進行優化,
該陸面風蝕耦合模式由陸面模式Noah-MP (The community Noah land surface model with multiparameterization options)與風蝕預報模型WEPS(Wind Erosion Prediction System)耦合而成。 優化調整參數後, 耦合模式類比結果與觀測對比驗證表明, 耦合模式能較好類比出格爾木及五道梁地區風蝕狀況。 將該耦合模式推廣應用至青藏鐵路沿線8個網站後發現, 青藏鐵路沿線的風蝕主要集中發生在五道梁至唐古拉路段。 除格爾木站風蝕主要發生在2月至9月外, 其他網站的風蝕主要發生在12月至次年4月。 34年來, 青藏鐵路沿線的風蝕量呈顯著減弱趨勢,
該研究首次揭示了青藏鐵路沿線土壤風蝕的長期變化趨勢及變化機理。 成果以Simulations of wind erosion along the Qinghai-Tibet Railway in northcentral Tibet 為題發表於Aeolian Research。
該研究獲國家重點基礎研究發展計畫(2013CB956004、2017YFC1502101)、國家自然科學基金(91537105、 92537211)等的專案資助。
陸面風蝕耦合模式結構示意圖
青藏高原鐵路沿線8個網站在1979至2012年間土壤損失年累積量及其變化趨勢及日累積量(kg/m2)
耦合模式類比的土壤損失量、積雪日數、土壤濕度及來自驅動資料的年累積降水(PREC)、大風次數(SWF)年變化趨勢(藍線)與觀測的沙塵暴發生次數、平均風速、積雪天數和降水的變化趨勢(紅線)