江河源高寒湿地-大气间水热交换及其对区域气候变化影响研究

Wetland is a special kind of land surface types, which is permanently or seasonally filled by shallow water or interpolated region between water body and land surface, it is reputed as the “kidney”, “natural reservoir” or “climate adaptor” of the Earth. The high-altitude cold wetlands are mainly distributed in the source regions of Yangtze, Yellow and Lancang rivers. In this proposed project, by using the high-altitude cold wetland-atmosphere heat and water exchange field experiment, the datasets for validating the results of satellite remote sensing estimates and land surface pr-atmospheric energy and water will be developed, the impacts of the high-altitude cold wetland on local water cycle will be analyzed, the preliminary characteristic of high-altitude cold wetland-atmosphere heat and water exchange will be obtained. By using the remote sensing algorithm and FengYun meterological satellite remote sensing data, the spatial-temporal distribution of wetland-atmosphere heat and water exchange will be studied. By using the land surface process model (CLM4.0) with the developed parameterization scheme, the physical mechanism in the high-altitude cold wetland-atmosphere heat and water exchange will be investigated. With the coupled model (WRF-CLM), the feedback relationship between the land-atmosphere interaction and its impact on climate change will be explored, the possible change of the regional climate will be projected. This investigation will have contributions to make the strategy for adapting the climate change and managing water resource in the source regions of the Yangtze, Yellow and Lancang rivers.

湿地被誉为地球之“肾”、“天然水库”或“气候调节器”， 江河源区是我国高寒湿地最主要的分布区。基于前期研究基础，本项目将通过开展江河源区陆-大气间水热交换过程观测试验研究，收集验证卫星遥感和数值模拟结果所需基础数据，发展江河源高寒湿地-大气间水热交换关键过程的参数化方案，分析高寒湿地参量变化对局地水分循环过程的影响， 模拟高寒湿地-大气间水热交换过程。利用卫星遥感陆面参量模型，结合风云气象卫星数据，估算江河源区陆面关键参量并分析其时空特征。将高寒湿地-大气间水热交换参数化方案植入陆面模式（CLM4.0），模拟高寒湿地陆面过程，揭示高寒湿地-大气间水热交换过程物理机制。开展CLM4.0与天气研究预报模式（WRF）耦合研究， 探讨若尔盖湿地-大气间水热交换对区域气候变化影响，评估高寒湿地-大气间水热交换的区域气候效应。本项目研究对制定应对江河源区气候变化对策及水资源战略有重意义。

江河源区位于我国青藏高地区的原东北部，是气候变化的敏感区域和主要亚洲大江大河的发源地和水源涵养区，被称为“中华水塔”，也是青藏高原生态屏障的关键地区。在全球变化的背景下，江河源区的气候和生态环境以及陆面过程正在发生变化，特别是江河源区的高寒湿地下垫面对区域气候变化的响应更为显著。因此，研究江河源区陆-气间水热交换过程及其对区域气候变化的响应有重要的科学意义和应用价值。为此，本项目开展了以下四个方面的研究内容：（1）分析了江河源区高寒湿地-大气间水热交换过程和区域水分循环过程的变化规律；（2）开展了基于卫星遥感江河源区高寒湿地关键表征参量及湿地状态监测；（3）发展了适合解析江河源区高寒湿地-大气间水热交换过程参数化方案；（4）探讨了江河源区高寒湿地-大气间水热交换过程的区域气候效应。 .在本项目资助下取得了以下五个方面的成果：（1）建立了江河源区陆-气相互作用过程观测体系，对开展该地区陆面过程研究和区域生态环境保护以及气候变化应对等提供了数据保障。（2）通过分析野外观测试验数据，获得了该地区陆气相互作用过程的基本特征，加深了对该地区陆-气间水热交换过程的全面认识。（3）发展了适合高寒湿地陆-气间水热交换过程参数化方案，改进了高寒湿地和草原下垫面水热交换过程数值模拟的精度。（4）开展了江河源区陆面过程数值模拟，通过分析数值模拟结果，揭示了江河源区陆-气相互作用机理。（5）基于新研发陆面过程参数化方案，利用陆面模式数值模拟结果分析，探讨了高寒湿地水热交换对区域气候变化的响应过程。.在本项目执行期间，收集了江河源区不同下垫面陆面过程的观测数据，并通过新研陆气间水热交换过程参数化方案及陆面过程数值模拟，产出了相关的再分析数据。所有这些数据对江河源区陆面过程研究、气候变化应对和生态环境保护等提供了重要的数据支撑。