新疆积雪积累消融过程与产流机制研究

Snow cover in the mountain area is one of the most important water resoureces in the arid and semi-arid area Xinjiang, and it concern with the waster resources sustainable utilization and early warning of snowmelt flood. This study will analyze the temperal and spatial distribution characteristics of the snow cover in Xinjiang, by using the instrumental snow cover data and multi-source satellite data. Multi-proxies of tree ring will be combined together to reconstruct the history of snow cover parameters change. Depending on the snow cover monitoring station in the Tianshan Mountains area, and selecting Urumqi catchment as the tyical case, we will carry on the field observation on the snow cover accumulation and ablation process and runoff generation simulation at the selected catchment, reveal the thermodynamical and physical features in the snow cover accumulation and snow cover melt processes, propose thermodynamical parameter in the snow cover accumulation and snow cover ablation processes and setup the model to simulate the snow cover ablation processes. Based on the observed and research results of the snow cover physical and heat balance features, we will promoted the parameters of the snow ablation model, reveal the relationship between snowmelt runoff and snow cover ablation process, soil infiltration, vegetation interception on the station scale. Finally, we will determine the hydrological model parameters for the transition between station scale and catchment scale, and construct the physical process based distributed snowmelt runoff model. It would provide scientific base for the sustainable utilization of water resources and prevention of snowmelt flood.

冰雪资源是新疆最为重要的水源之一，对于地处干旱内陆地区新疆的水资源可持续利用和融雪性洪水灾害预警研究，具有十分重要和促进发展的特殊意义。本研究利用地面积雪观测和多源卫星遥感资料，分析新疆积雪的时空分布及其对气候变化的响应特征，并利用树木年轮多种参数重建积雪变化历史。以天山山区积雪监测站为依托，以乌鲁木齐河流域为典型研究区，开展山区积雪积累消融与径流形成的观测与模拟研究，揭示积雪积累和消融过程中结构和密度等物理特性和热力学特征，提出积雪积累消融过程的热力学参数，建立积雪消融过程模型。运用积雪物理、热量平衡特征观测和融雪径流机理研究结果改进模型的参数体系，揭示站点尺度的积雪产流与积雪消融、土壤下渗、植被截留的动态关系，确定站点尺度-流域尺度之间互相转换的流域融雪径流水文模型参数，构建基于物理过程的分布式融雪径流模型。为新疆的水资源可持续利用和融雪性洪水的防治提供科学的决策依据。

冰雪资源是新疆最为重要的水源之一，对于地处干旱内陆地区新疆的水资源可持续利用和融雪性洪水灾害预警研究，具有十分重要和促进发展的特殊意义。本研究利用地面积雪观测给出了新疆北部和天山山区积雪时间（开始和结束时间等）、积雪深度、积雪日数的气候特征。天山山区最大积雪深度的变化具有明显的增加趋势（1.15cm/10a），1984年后开始以上升趋势增强。天山山区积雪开始时间都是呈偏晚趋势，积雪结束时间海拔较低地区是呈偏晚趋势，而海拔较高地区是呈偏早趋势。探讨了基于遥感手段的积雪监测方法，基于FY-3B气象卫星资料和降轨AMSR-E资料，开展了新疆北部最大积雪深度的反演研究。基于树木年轮资料，探讨了树轮宽度中记录的积雪参数，重建了天山北坡过去194年的年最大积雪深度，此外还重建了天山山区南北坡的降水变化历史。以天山山区积雪监测站为依托，以乌鲁木齐河流域为典型研究区，开展山区森林带积雪积累消融与径流形成的观测与模拟研究，揭示积雪积累和消融过程中结构和密度等物理特性和热力学特征和能量收支特征，提出积雪积累消融过程的热力学参数，开展了融雪消融产流过程观测与模拟，建立了融雪期积雪瞬时融化速率模型和融雪期积雪日融化速率模型。以天山北坡玛纳斯河流域为试验区，开展了积雪-气象-径流关系研究，揭示了积雪融水产流与流域气象条件的关系，获取了融雪径流模型变量，改进优化了模型的参数，评价了模拟的结果。本项目共发表论文33篇（其中SCI论文8篇）。第一资助论文6篇（其中SCI 1篇），第二资助论文12篇（其中SCI论文5篇）。共培养博士研究生2名，硕士研究生1名。