祁連山內陸河流域山地冰川的數值模擬與預測

《祁連山內陸河流域山地冰川的數值模擬與預測》是依託陝西師範大學，由段克勤擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：祁連山內陸河流域山地冰川的數值模擬與預測
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：段克勤
• 依託單位：陝西師範大學

項目摘要

全球大多數山地冰川出現加劇萎縮的趨勢，這是氣候變暖的直接證據。山地冰川還是重要的水資源，特別在我國西北乾旱區，冰川融水是維繫下游綠洲的重要水資源，因而預測山地冰川及其水資源變化不僅有科學意義而且有重要的套用價值。我國擁有中低緯度最多的山地冰川，但對冰川變化的數值模擬還非常薄弱，目前研究偏重於對冰川的觀測和定性說明冰川變化對氣候的回響。如何基於冰川的物理變化過程，預測高亞洲山地冰川變化的研究尚十分欠缺，與已開發國家差距非常大，相關研究急需加強。鑒於此，本項目選取祁連山典型山地冰川為研究對象，利用有限元法求解描述冰川流動的Stokes方程，耦合分散式物質平衡模型，數值模擬山地冰川變化的動力學過程，及其對氣候的回響方式，並在未來氣候情景下，預測祁連山地區冰川的變化幅度及趨勢，評估冰川水資源未來的狀況。本項目的研究不僅可以深刻揭示祁連山冰川變化原因，而且可以推動中國的冰川研究向數值化方向發展。

結題摘要

青藏高原是我國重要的生態屏障，當前國家非常重視青藏高原的生態保護。冰川作為青藏高原獨特的地貌單元，對氣候、生態、水資源及自然景觀都有重要作用，如何從冰川變化的物理過程，理解冰川變化原因、變化趨勢及其影響，是本項目研究的重點。本項目首先研究了青藏高原的氣候變化，這是研究冰川的首要條件。J55數據同觀測資料所表現的高原地表氣溫變化規律相似，夏季高原變暖存在明顯南北差異，分界線在33°N附近；冬季最大變暖發生在高原中心區域，可達0.9℃/10a。其次以祁連山七一冰川，高原中部的冬克瑪底冰川為典型冰川，研究了冰川物質平衡的變化，耦合冰川流動方程和物質平衡方程預測了冰川的可能變化。發現在RCP4.5情景下，到2050年，小冬克瑪底冰川退縮約400m，但其體積將減少60%。第三是從冰川的物理變化角度，研究青藏高原冰川平衡線高度（ELA）的變化，發現從理論計算不僅可以得到ELA空間分布，還可得到ELA隨時間的變化。在RCP2.6情景下，七一冰川和小冬克瑪底冰川ELA將在2040年左右達到最大值，分別約為5880 m和5100m，十分接近冰川頂部。在RCP4.5和RCP8.5情景下，兩冰川ELA分別在2035年和2045年左右將超過冰川頂部，預示冰川積累區消失，冰川將加大消融直至消失。第四是研究了冰川消亡後對當地氣候的可能影響。由於祁連山冰川規模較小，選擇藏東南冰川密集區為研究區，利用WRF模式模擬冰川消亡與否對當地氣候的影響。發現冰川消亡會導致原冰川地區由“冷源”變為“熱源”，高海拔地區（＞3000a.s.l）降水將顯著增加，而冰川南部的低海拔區降水則顯著減少。進而造成雅魯藏布江上游徑流增加，對當地水資源產生重要影響。