山地冰川模式的建立及其与区域气候模式的耦合

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山地冰川作为一种重要的内陆淡水资源,和人类的日常生活有着密切联系;其在区域水分循环中有着重要的地位。当前的陆面模式以及气候模式对于山地冰川的描述比较简单化,通常将山地冰川作为静态的地表类型处理,不考虑其消亡和增长。 本文基于通用陆面模型给出一种在区域气候模型中对山地冰川的描述。通过在通用陆面模型中考虑冰体的融化,以及积雪转化为冰的过程来描述山地冰川的消融和累积过程。对于山地冰川表面的积雪我们采用了通用陆面模型的五层积雪模型,以此来较细致的描述山地冰川表层常年积雪的各种变形和密实化过程。而对于山地冰川在空间分布上的高度不均一性,以及当前区域气候模式的水平格点尺度和山地冰川的尺度不匹配,我们使用在区域模式粗网格里嵌套山地冰川细网格的方案得以解决。同时我们针对山地冰川所处区域的特殊性,对冰川接收的辐射分量按照地形参数进行订正。在山地冰川与区域气候模式的耦合过程中,针对冰川细网格和区域气候模式粗网格之间的地形高度差异对气温、气压、空气湿度进行了订正,并且最终通过面积加权的方法获得整个区域气候模式格点的各种通量值。 最后我们使用耦合了山地冰川模型的区域气候模型对中国区域的山地冰川进行了数值模拟实验,结果表明该山地冰川模型初步具备了模拟冰川消融的能力,但是对冰川消融的估计偏大。而在冰川消融的空间分布上,合理表现出地形对辐射的影响。在1995年4月至8月的数值模拟实验中,中国区域的山地冰川总冰量减少了1.12%,而且不同山脉的山地冰川由于所处气候条件和地理环境的差异表现出不同的消融趋势。
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