近30年祁连山中段冰川物质平衡模拟研究

The simulation of glacier mass balance in mountain area has attracted international attention, past research mainly focused on single glaciers, and regional scale mass balance simulation is relatively weak. In this project, the glaciers in the middle of Qilian Mountains as the research object, us the glacier mass balance, energy field, meteorology, albedo data to analysis the key process of glacier surface energy and mass balance, optimization of snow ice albedo and solid liquid separation parameters and coupling to simplify energy- mass balance model. Driven the model by the optimal meteorological data set after downscaling, the glacier mass balance was simulated over the past 30 years in the middle of Qilian Mountains. The altimeter radar data was used to verify the results. On this basis, we discussed change rule of mass balance in the middle of Qilian Mountains. The results will help to understand the ablation of continental glaciers at the regional scale and lay the foundation for the quantitative prediction of future glacier changes.

山地冰川物质平衡变化模拟备受国际关注，已往的研究主要集中在单条冰川，区域尺度上冰川物质平衡模拟相对薄弱。本项目拟以祁连山中段冰川为研究对象，利用冰川物质平衡、能量场、气象、反照率等观测资料，分析冰川表面能量和物质平衡的关键过程，优化雪冰反照率及固液态分离参数化方案，并耦合到简化能量-物质平衡模型。以降尺度后的最优气象数据集驱动该耦合模型，模拟近30年祁连山中段冰川物质平衡变化，利用激光雷达测高交叉点数据加以验证，在此基础上，探讨祁连山中段冰川物质平衡变化规律及对气候的响应。研究结果将有望在大陆型冰川区域尺度消融状况有新的认识，为未来区域尺度冰川变化定量预估奠定基础。

本项目以祁连山中段冰川为研究对象，利用2013-2020年冰川物质平衡、能量场、气象、反照率等观测资料并结合多套再分析资料，分析了冰川表面能量和物质平衡的关键过程，并耦合到简化能量-物质平衡模型中。结果表明：(1) 收集整理了十一冰川、老虎沟12号冰川、八一冰川、羊龙河5号冰川、七一冰川观测数据，对不同时空分辨率的网格气象数据（包含了ERA-Interim、CERA-SAT、HAR等资料），结合已有的实测资料进行了适用性评估；(2) 利用光谱仪实测数据对雪冰表面反照率参数化过程做了优化调整和验证，使耦合的反照率参数化方案较好的适用于祁连山中段冰川；并利用地物波谱仪实测反照率数据评估了Landsat影像反演产品以及MOD10A1逐日反照率产品，发现在老虎沟12号冰川和七一冰川，MOD10A1反照率产品与经过实测率定后的Landsat影像反演反照率值差异较小；(3) 十一冰川暖季逐日物质平衡变化范围为-11.97 ~ -73.67 mm；主要的能量收入项是净辐射项，分别占6、7、8月份能量收入的89.6%、85%、77.44%；能量支出项主要是冰川的消融耗热，分别占6、7、8月份能量支出的81.79%、78.86%、77.48%；(4) 十一冰川在6、7、8月份，4600~4700 m、4700~4800 m两个高程带内负物质平衡的绝对量有急剧减小的趋势，但物质平衡量都为负值。4600 m以下，各个月份都表现出较高的负物质平衡量，且梯度明显；东、西支冰川消融差异较大，各月份的消融最高值都出现在东支末端；东支瞬时平衡线已超越冰川顶部。本项目解决了单条冰川精确的分布式物质平衡模拟问题，为未来区域尺度冰川变化定量预估奠定了基础。