气候变化条件下天山南坡出山口融雪径流灾害事件的形成机理与预测

Change of runoff processes associated with snowmelt is a core subject in current hydrology in cold regions, and a basic scientific question for water adaption strategy to cope with climate change in arid regions. Toward this end, the study in the Aksu River basin will seek the transdisciplinary supports of state-of-the-art methodologies in climatology, cryology, remote sensing, in-situ observation, data assimilation, climate-hydrological simulations,and advanced statistics to: (1) identify the links between the global climate change and complex topography with the energy flux in snow-accumulation and -melt, (2) improve present snow-melt runoff processes model based on multi-sources from observations of satelite remote sensing and assimilation methods, (3) quantify the uncertainty levels induced by different emission senarios, GCMs, downscaling models, hydrological models and assimilation methods, (4) generate reliable projections of future abnormal snow-melt streaflows in response to global climate change. The results of the proposed study will offer valuable insights into the modelling framework of extreme river flows in support of water disaster mitigation, eco-environmental restoration and management in arid and semi-arid regions in Central Asia and other similar regions worldwide.

融雪径流研究是寒区水文学的核心课题，也是建立气候变化条件下内陆干旱区水安全适应机制的基础科学问题。本项目针对目前频繁发生的极端洪水和干旱灾害性事件，选择天山南坡中纬度高海拔区阿克苏流域的典型支流-托什干河为研究对象，利用冰雪水文学，结合野外积融雪观测和人工模拟实验、多卫星遥感和数据同化、数值模拟分析技术：（1）阐明复杂地形及不同气象条件对积/融雪过程中热通量的影响机理；（2）结合基于多卫星遥感的融雪径流监测预报及多源数据融合、同化方法，发展现有融雪径流预报模型和方法；（3）探明气候情景、GCM、降尺度模型、水文模型及积雪遥感同化结果对气候变化条件下出山口径流极值预测结果不确定性的影响规律；（4）提供较为可靠的未来气候变化下出山口极端洪水（枯水）事件的情景预测结果。研究成果对提升中亚干旱区及类似地区适应突发性水文极端事件的预测能力具有重要意义。

融雪径流研究是寒区水文学的核心课题，也是建立气候变化条件下内陆干旱区水安全适应机制的基础科学问题。本项目针对目前频繁发生的极端洪水和干旱灾害性事件，选择天山南坡中纬度高海拔区山区流域为研究对象，利用冰雪水文学，结合野外积融雪观测和人工模拟实验、多卫星遥感和数据同化、数值模拟分析技术：（1）阐明复杂地形及不同气象条件对积/融雪过程中热通量的影响机理；（2）结合基于多卫星遥感的融雪径流监测预报及多源数据融合、同化方法，发展现有融雪径流预报模型和方法；（3）探明气候情景、GCM、降尺度模型、水文模型及积雪遥感同化结果对气候变化条件下出山口径流极值预测结果不确定性的影响规律；（4）提供较为可靠的未来气候变化下出山口极端洪水（枯水）事件的情景预测结果。在本项目的支持下，所发展建立的分布式寒区水文多过程模型和提出的基于不确定性理论的非条件概率预报方法，先后被德国波兹坦气候变化研究所、中国科学院新疆生态与地理研究所等国内外著名机构所采用，用于研究高寒山区水文机制、积雪融水对径流贡献的变化规律及未来气候变化下出山口极端洪水（枯水）事件的情景预测等。研究成果对提升中亚干旱区及类似地区适应突发性水文极端事件的预测能力具有重要意义。