天山乌鲁木齐河流域冰川水文过程试验研究

Research on glacier hydrology and its corresponding model is the hotpot of cryosphere science and climate change field. Due to the lack of long-term systematic measurement data, glacier hydrological research is still weak in China. Among some monitoring stations including glacier observation, Tianshan Glaciological Station, CAS has been exclusively carried out the more than 50a observations including glacial, hydrological and meteorological factors on Glacier No.1 in Urumqi River. And numerous researches on glacier have been achieved based on this station. So the catchment of Urumqi River is an ideal place to develop the relevant glacier hydrological research. Based on further strengthening the monitoring the melt process of Glacier No.1, This project will use the materials of six hydrological cross sections and the long-term series meteorological data and glacier information, so as to improve the hydrological model containing the physical process of glacier runoff generation. And the parameters in the model will be calibrated using multi-objective approch. Finally we will explore the uncertainty of climate change and glacier dynamics on glacier runoff. The project aims to build and evaluate the method of glacier hydrological simulation and prediction. The results will not only provide a reference for other catchments with glacier, but also be of great significance in the understanding of the change tendency of water resource and its utilization.

流域尺度冰川水文研究是冰冻圈科学研究领域前缘之一。由于长期系统性的器测资料缺乏，我国山区冰川水文研究较为薄弱。在我国涉及冰川监测的台站中，天山冰川观测试验站对乌鲁木齐河上游（尤其是乌河源区1号冰川）开展了长达50年以上的冰川、水文、气象等要素观测，且具有丰富相关研究积累，因此乌鲁木齐河流域是开展我国冰川水文相关研究的理想场所。本项目在强化对1号冰川消融过程观测基础上，利用流域现有6个水文断面的观测资料以及气象、冰川等长时间序列监测数据，试验改进基于冰川能量产流物理过程的流域尺度水文模型，并联合多元数据加强模型参数率定的基础工作，进而探讨气候变化及冰川动态变化对冰川水文预估不确定性的影响。本项目旨在基于冰川能量—物质平衡/径流算法改进流域尺度水文模型，提高已有模型对冰川水文过程的模拟能力，并给出乌鲁木齐河山区流域冰川变化对其水文过程、水资源影响的结论性认识。

流域尺度冰川水文研究是冰冻圈科学研究领域前缘之一。由于长期系统性的器测资料缺乏，我国山区冰川水文研究较为薄弱。在我国涉及冰川监测的台站中，天山冰川观测试验站对乌鲁木齐河上游（尤其是乌河源区1号冰川）开展了长达50年以上的冰川、水文、气象等要素观测，且具有丰富相关研究积累，因此乌鲁木齐河流域是开展我国冰川水文相关研究的理想场所。通过本项目实施，对乌鲁木齐1号冰川消融过程及冰川末端水文断面流量、气象要素进行连续加密观测，获取了一批宝贵数据。近4年来，紧密围绕“冰川消融参数化能量平衡模型研究”，“流域尺度的冰川融水径流估算”主要内容，定量分析了不同时间尺度的乌源1号冰川径流变化；对比研究了乌河源区冰雪消融产汇流过程；系统分析了乌源1号冰川2016-2018年能量平衡收支及消融过程，表现出，消融期净辐射平均值为202.98 W•m-2，约占能量收入总量的75.1%，感热通量平均为67.20 W•m-2，约占总收入能量的24.9%；能量支出项包括消融能量和潜热通量，消融期冰川平均消融能量为231.87 W•m-2，占支出能量的83.2%，潜热通量为43.17 W•m-2，占支出16.8%，表明消融期净辐射是冰川消融的主控能量，基于此，模拟得到1号冰川在观测期间，消融期和非消融期的平均消融量为919 mm w.e.和115 mm w.e.。在对乌源1号冰川消融过程的认识基础上，利用冰川平均融水径流-夏季平均温度方法，结合大尺度再分析数据和零度层高度信息，计算得到了中国西部2005-2010年平均冰川年融水总量为611.26-681.15×108m3，并首次给出了基于第二次冰川编目的中国冰川径流深等值线分布，是目前方法一致性程度高，且较为系统的中国西部冰川水资源的评估结果，对丰富《冰川水文学》和《寒区水文学》理论和实证研究，有重要的参考价值。