分布式冰川物质能量平衡模型研究

冰川和径流变化间的关系是冰冻圈水循环过程研究的核心，是目前冰川学研究的前沿领域，也是我国西部干旱区水资源变化预测的关键所在。本项目拟通过度日因子和能量平衡的物质平衡模型比较，探索度日因子的影响要素和时空变化规律，完善度日因子模型，使其成为有较高普适性的分布式冰雪消融模型，这是对冰川水文理论的重要补充，有良好的应用前景。首先选择有一定冰川研究基础的三个典型流域为研究对象，以能量平衡模型中的主要参数-冰雪反照率为突破口，通过冰雪反照率的野外观测、TM反演和MODIS冰雪产品的对比分析，实现不同尺度反照率的反演与转换，并提高其精度。用MODIS冰雪产品研究过去10年来冰川区反照率的变化，以历史气候资料为驱动，将改进的度日因子模型应用于典型流域，探讨冰川类型、形态和规模等对物质平衡的影响，通过区域冰川变化的比较分析，揭示物质平衡与冰川变化之间的关系，阐明冰川在流域和区域尺度上变化的差异性及其机理。

以Landsat TM/ETM+影像反照率反演结果、MOD10A1逐日反照率产品为主要数据源，首先对以上两种反照率遥感资料进行精度验证，而后根据这两种遥感数据资料对中国西部九条典型冰川表面反照率的时空变化特征进行分析，最后分别对唐古拉山冬克玛底冰川单点位置、面上的反照率数值进行参数化模拟。对比不同类型冰川在消融期能量收支项，湍流交换所占均比例较小，净短波辐射是主要能量来源项。其中高海拔山地冰川净短波辐射所占比例超过了90%。因此反照率的参数化是模拟物质平衡的关键因子。冰川物质平衡的准确模拟决定着冰川径流的模拟精度。研究中分别构建了能量平衡模型、气温指数模型和度日因子三类分布式冰川消融模型，并就其模拟能力进行了比较。通过不同度日模型模拟分析计算冰雪消融采用的度日因子方法随着时间分辨率的提高，模拟精度降低，年月径流的模拟效果明显好于日径流深；通过耦合改进冰川物质平衡模型的水文模型模拟，量化冰川融水量占总径流量的比例，并估算不同冰川覆盖比率下径流变化趋势及其影响。气候变暖加强了冰雪消融速度，此外延长了冰川消融期，增加了对径流的补给量。冰川及积雪消融径流在春、秋两季明显增加，随之而来的春汛也逐步提前。在冰川高覆盖流域，冰川融水控制着径流的变化。