《通過陸面過程模型模擬青藏高原多年凍土關鍵水熱特徵》是依託南京師範大學，由南卓銅擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：通過陸面過程模型模擬青藏高原多年凍土關鍵水熱特徵
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：南卓銅
- 依託單位：南京師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
多年凍土是青藏高原地氣系統水熱交換的產物，其分布和水熱特徵對於青藏高原氣候研究、寒區工程和中國水資源研究有重要意義。目前青藏高原多年凍土模擬以經驗和統計模型為主，但由於缺乏對機理的描述一般不能刻畫凍土水熱過程。陸面過程模型有明確物理過程，能夠系統描述大氣-植被-土壤的水熱交換，但由於受青藏高原可用數據的限制，並沒有得到很好的套用。現有陸面過程模型儘管有考慮凍土參數化方案，但模擬表明不能滿足多年凍土研究對深層土壤地溫精確模擬的需求。本研究從熱力學方案和土壤異質性著手改進Noah模型。結合科技部青藏高原凍土調查專項取得的典型區詳盡調查數據，建立從點到典型區最終擴展到整個青藏高原的土壤參數面域化方案，使得改進的Noah模型可以用於模擬整個青藏高原，並最終得到青藏高原多年凍土分布以及寒區工程和研究十分關注的年平均地溫、地下冰含量等關鍵水熱特徵。本研究也從水熱耦合方面探討了環境對凍土發育發展的影響。
結題摘要
青藏高原發育著大面積的多年凍土，在歷史氣候變化背景下已經發生了嚴重的退化。氣候變化導致多年凍土水熱性質也發生了變化，以往的研究只能在站點尺度研究凍土的水熱過程，對於整個青藏高原凍土水熱性質的變化並不清楚。本項目旨在通過改進陸面過程模型，實現對青藏高原面上的水熱特徵模擬，從水熱耦合角度理解青藏高原環境—多年凍土相互作用。主要研究內容包括在唐古拉站點的模型適用性評價及改進、典型區（西崑侖和改則）模擬和青藏高原模擬。本項目建立了較高質量的模型驅動數據、土壤質地數據和邊界條件，研究了模型參數遷移策略及多尺度驗證方案，並結合青藏高原凍土環境特徵改進了Noah LSM模型，較好克服了技術難點。重要結果包括：(1) 研究表明被廣泛套用在青藏高原的經驗/半物理模型均存在高估情況；(2) 提出新的遙感地表溫度數據重建算法，較好解決模型上邊界溫度問題；(3) 形成了適合青藏高原凍土水熱狀況模擬的數值模擬方法；(4)1980-2010間青藏高原多年凍土從面積和熱狀況上均發生顯著退化。項目產出了適合青藏高原凍土水熱狀況模擬的Noah-Tibet模型；產出了分18層、總深度超15m的青藏高原土壤質地類型數據集、1980-2010共31年青藏高原多年凍土分布及關鍵熱屬性分布圖。項目的研究結果提高了多年凍土研究的建模技術手段，加深了我們對氣候變化下青藏高原凍土回響規律的認識，為研究未來氣候變化情景下多年凍土回響奠定基礎。
