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科學家開發冰川物質與能量平衡模型

第三極地區有大量冰川, 其冰川消融和物質平衡對周邊水資源有重要影響。 在全球變暖的背景下, 大量的冰川融水可能導致水文過程改變, 引發冰崩和冰湖潰決等自然災害。 基於能量平衡的冰川物質平衡模型可以有效地類比冰川物質平衡以及冰川消融, 並預測其變化。

中國科學院青藏高原研究所、青藏高原地球科學卓越創新中心研究員陽坤團隊的丁寶弘歷時八年, 開發了一個基於焓的冰川物質與能量平衡模型(Water and Enthalpy Budget-based Glacier mass balance Model, 簡稱為“WEB-GM”, 圖1)。 該模型使用焓作為模型基本變數, 相較以溫度為變數的傳統能量平衡模型而言,

可以簡化能量平衡計算, 並提高模擬精度。 同時, 模型中引進了課題組開發的降水類型識別方案、考慮雨夾雪和薄雪的反照率參數化方案, 以及冰面湍流參數化方案。

模型應用于藏東南帕隆藏布4號冰川的結果表明:該模型可以較好地類比出冰川物質平衡、表面反照率、表面溫度、感熱通量和潛熱通量等, 比傳統的冰川物質與能量平衡模型具有明顯優勢(圖2)。

圖1. (a) WEB-GM的模型示意圖;(b) 模型的冰雪分層方法;(c) 各層的物質平衡;(d) 各層的能量平衡。

圖2. 藏東南帕隆藏布4號冰川2009年夏季消融期觀測與新建的能量平衡模型(WEB-GM) 以及傳統的能量平衡模型 (Fujita model) 模擬的結果對比:(a) 累積冰川消融深度, (b) 日均表面溫度, (c) 日均表面感熱通量, (d) 日均表面潛熱通量。

通量方向以向下為正值。

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