JH-Regional Studies: 基于能量平衡的印度河上游流域冰川水文模拟

2024-02-23 15:49:39 5

  文章来源:中科院青藏所官网 https://itpcas.cas.cn/new_kycg/new_kyjz/202311/t20231104_6915488.html

  印度河上游流域是第三极地区冰川冰储量最大的流域。在气候变暖背景下,升温加速印度河上游流域冰川融化,进而导致径流发生显著变化。印度河上游地区复杂的地形与气候环境,使得该地区降水的估算具有较大的不确定性。目前,大尺度冰川水文模型中的冰川模块多为温度指数模型,未考虑辐射对于冰川消融的影响,导致模型模拟结果的不确定性较大,使得印度河上游流域的径流组分特征及其空间差异仍不清楚。  

  为此,中国科学院青藏高原研究所环境变化与多圈层过程团队与合作者利用基于物理过程的分布式冰冻圈水文模型(WEB-DHM-S),耦合了基于能量平衡建立的冰川模块,同时考虑了能量在冰川内部的传输以及表碛覆盖物的影响,定量解析了印度河上游流域近期(2001-2020年)径流的组分特征,以及径流组分在印度河源不同山区的差异。此外,该模型还进一步对与能量相关数据对于冰川水文模拟结果的影响做了深入探讨。  

  研究人员基于可靠的年降水估计,对比了多套降水数据产品后,选择最新的ERA5-Land降水数据作为模型输入。模拟结果表明,印度河上游流域径流主要受冰雪融水径流主导。近期冰川径流对总径流的贡献率为23.3%,融雪径流和降雨径流的贡献率分别为41.5%和34.7%;冰川径流对总径流的贡献同时受到流域冰川冰储量及降水量的影响,在印度河流域不同山区存在较大差异,冰川覆盖面积最广的喀喇昆仑地区冰川径流的贡献量可达35.3%,而在兴都库什山区为15.9% (图1)。此外,冰川覆盖流域的水文过程模拟对气温和太阳辐射数据的变化十分敏感(图2),气温和太阳辐射输入数据的差异显著改变了年内最大逐时冰川径流的峰值及其出现时间。除了降水输入外,温度和太阳辐射参数输入的准确性对于冰川覆盖区的流域洪水事件的模拟同样重要。  

  上述研究成果以“Energy-balance modeling of heterogeneous glacio-hydrological regimes at upper Indus”为题,在国际学术期刊《Journal of Hydrology: Regional Studies》上发表。我所博士生刘虎为论文第一作者,王磊研究员为论文通讯作者。该研究得到国家自然科学基金(41988101、92047301)和第二次青藏高原综合科学考察研究项目(2019QZKK0206)的资助。  

  文章链接:https://doi.org/10.1016/j.ejrh.2023.101515  

图1 印度河上游流域(a)及流域内三个山区(b-兴都库什、c-喀喇昆仑和d-喜马拉雅)历史时期的径流组分特征 


图2 不同气温(左)和太阳辐射输入(右)模拟得到的冰川径流结果对比