中国西北山区融雪径流模拟研究回顾与展望

doi:10.7522/j.issn.1000-0240.2022.0096

冰川冻土 ›› 2022, Vol. 44 ›› Issue (3): 1029-1040.doi: 10.7522/j.issn.1000-0240.2022.0096

中国西北山区融雪径流模拟研究回顾与展望

李晶¹^,²(), 刘时银³, 张世强⁴, 陈仁升⁵, 赵求东⁶, 郭万钦¹, 上官冬辉¹, 王荣军¹, 钟歆玥⁷, 尹振良⁶, 李弘毅⁷

^1.中国科学院西北生态环境资源研究院冰冻圈科学国家重点实验室，甘肃兰州 730000
^2.中国科学院西北生态环境与资源研究院玉龙雪山冰冻圈与可持续发展国家科学野外观测研究站，甘肃兰州 730000
^3.云南大学国际河流与生态安全研究院，云南昆明 650500
^4.西北大学城市与环境学院，陕西西安 710127
^5.中国科学院西北生态环境资源研究院黑河上游生态-水文试验研究站，甘肃兰州 730000
^6.中国科学院西北生态环境资源研究院中国科学院内陆河流域生态水文重点实验室，甘肃兰州 730000
^7.中国科学院西北生态环境资源研究院甘肃省遥感重点实验室，甘肃兰州 730000

收稿日期:2021-12-15 修回日期:2022-06-13 出版日期:2022-06-25 发布日期:2022-08-27
作者简介:李晶，助理研究员，主要从事山区冰雪水文观测与模拟研究. E-mail： jingli@lzb.ac.cn
基金资助:
国家重点研发计划项目“干旱区融雪洪水灾害监测预报和防控关键技术研究与示范”课题3“温升背景下雨雪冰混合洪水形成过程模拟技术研发”项目(2019YFC1510503);中国科学院西北生态环境资源研究院冰冻圈科学国家重点实验室资助项目(SKLCS-OP-2021-10)

Review on snowmelt runoff simulation in mountain regions， Northwest China

Jing LI¹^,²(), Shiyin LIU³, Shiqiang ZHANG⁴, Rensheng CHEN⁵, Qiudong ZHAO⁶, Wanqin GUO¹, Donghui SHANGGUAN¹, Rongjun WANG¹, Xinyue ZHONG⁷, Zhengliang YIN⁶, Hongyi LI⁷

^1.State Key Laboratory of Cryospheric Science，Northwest Institute of Eco-Environment and Resources，Chinese Academy of Sciences，Lanzhou 730000，China
^2.National Field Science Observation and Research Station of Yulong Snow Mountain Cryosphere and Sustainable Development，Northwest Institute of Eco-Environment and Resources，Chinese Academy of Sciences，Lanzhou 730000，China
^3.Institute of International Rivers and Eco-security，Yunnan University，Kunming 650500，China
^4.College of Urban and Environmental Sciences，Northwestern University，Xi’an 710127，China
^5.Qilian Alpine Ecology and Hydrology Research Station，Northwest Institute of Eco-Environment and Resources，Chinese Academy of Sciences，Lanzhou 730000，China
^6.Key Laboratory of Ecohydrology of Inland River Basin，Northwest Institute of Eco-Environment and Resources，Chinese Academy of Sciences，Lanzhou 730000，China
^7.Key Laboratory of Remote Sensing of Gansu Province，Northwest Institute of Eco-Environment and Resources，Chinese Academy of Sciences，Lanzhou 730000，China

Received:2021-12-15 Revised:2022-06-13 Online:2022-06-25 Published:2022-08-27

摘要/Abstract

摘要：

融雪径流是西北地区宝贵的水资源。过去几十年，西北山区融雪径流模拟研究广泛开展，在积雪消融过程观测和模拟、驱动数据空间分布与融雪径流模型应用、分布式融雪径流模型改进和发展方面都开展了比较深入的研究，取得了较好的成果。插值算法、遥感反演和数据同化技术的发展，为分布式融雪径流模型在西北山区的广泛应用提供了数据支撑。气候变暖和经济社会的发展将进一步加剧西北干旱区水资源供需矛盾，对融雪径流模拟的精度和时空分辨率提出了更高的要求。综合西北山区融雪径流模拟研究的已有进展和面临挑战，提出未来西北山区融雪径流模拟研究需要在积雪积累和消融过程的机理探究、积雪时空分布变化监测和高精度积雪分布数据获取、气候变化对流域融雪径流影响量化方面开展深入研究。

关键词: 融雪径流, 空间分布, 水文模型, 气候变化, 消融模拟

Abstract:

Snowmelt runoff is a valuable water resource in Northwest China. In the past few decades， progress has been achieved in snowmelt runoff simulation in mountainous areas， including observation and simulation of snow melt process， improvement and development of distributed snow melt runoff model， and ability for application of snow melt runoff model with temporal and spatial distribution driving data. The development of interpolation algorithm， remote sensing and data assimilation technology provides data support for the widespread application of distributed snowmelt runoff model in northwest mountainous regions of China. Climate warming and economic and social development will further aggravate the contradiction between supply and demand of water resources in the arid regions of Northwest China， which requires higher precision and detail spatial and temporal resolution of snowmelt runoff simulation. Based on the progress and challenges on snowmelt runoff simulation in mountainous regions of Northwest China， following studies need more attention： the mechanism of snow accumulation and ablation， snow cover spatial and temporal distribution monitoring and high precision of snow distribution data acquisition， quantitative climate change impact on river basin snowmelt runoff.

Key words: snowmelt runoff, spatial distribution, hydrological model, climate change, melting simulation

中图分类号:

P333

李晶, 刘时银, 张世强, 陈仁升, 赵求东, 郭万钦, 上官冬辉, 王荣军, 钟歆玥, 尹振良, 李弘毅. 中国西北山区融雪径流模拟研究回顾与展望[J]. 冰川冻土, 2022, 44(3): 1029-1040.

Jing LI, Shiyin LIU, Shiqiang ZHANG, Rensheng CHEN, Qiudong ZHAO, Wanqin GUO, Donghui SHANGGUAN, Rongjun WANG, Xinyue ZHONG, Zhengliang YIN, Hongyi LI. Review on snowmelt runoff simulation in mountain regions， Northwest China[J]. Journal of Glaciology and Geocryology, 2022, 44(3): 1029-1040.

图/表 3

图1

表1

表2

分布式融雪径流模型在西北山区的应用概况及关键驱动数据来源"

流域	所用模型	核心算法	驱动数据来源或空间分布方法	文献来源
阿尔泰山额尔齐斯河源区	GBEHM	能量平衡	CMFD同化格网数据加降尺度	［58］
天山巩乃斯河	SRM	度日因子	站点插值	［59］
天山玛纳斯河	SRM	度日因子	站点插值	［60］
天山玛纳斯河	SRM	度日因子	站点插值	［61］
天山玛纳斯河	SRM	度日因子	气象预报数值产品插值	［62］
天山玛纳斯河	SWAT	度日因子	站点插值	［63］
天山玛纳斯河	SWAT	度日因子	站点插值，参数率定	［64］
天山玛纳斯河	UEB	能量平衡	CMFD降尺度	［43］
天山北坡呼图壁河	DHSVM	能量平衡	WRF模拟	［65］
天山军塘湖	SWAT	能量平衡方法	站点插值加统计模型计算	［66］
天山北坡呼图壁河流域	VIC	能量平衡	站点插值，气候模式数据降尺度	［3］
天山乌鲁木齐河源区	SRM	度日因子	站点插值	［67］
天山乌鲁木齐河	SWAT	度日因子	站点插值	［68］
天山乌鲁木齐河源区	SRM	度日因子加总辐射和反照率	站点插值	［69］
天山开都河	SRM	度日因子	站点气象数据参数化处理	［70］
天山开都河	SRM	有效活动积温改进度日计算	插值降水加站点插值	［71］
天山开都河	SWAT	度日因子	气候模式数据降尺度加空间插值	［72］
天山开都河	SRM	度日因子	格网数据重新插值	［73］
昆仑山提孜那普河	SRM	度日因子加反照率	站点插值和GPCP格网数据	［74］
天山喀什河流域	VIC	能量平衡	CFSR再分析数据产品	［75］
天山南坡阿克苏河源区	VIC	能量平衡	站点插值	［76-77］
天山南坡托什干河流域	SRM	度日因子	站点插值加大尺度格网分布	［78］
天山南坡塔河源区	SRM	度日因子	插值格网数据	［79］
祁连山疏勒河	SRM	度日因子	站点插值	［80］
祁连山疏勒河	SRM	度日因子	站点插值	［4］
祁连山黑河上游	SRM	度日因子	站点插值	［81］
祁连山黑河上游	SRM	度日因子	站点插值	［82］
祁连山黑河上游	SWAT	度日因子	站点插值	［83］
祁连山黑河流域	SRM	度日因子	站点插值	［4］
祁连山石羊河	SWAT	度日因子	站点插值加统计公式	［84］

表2

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冰川名称及位置	海拔/m	观测时段	主要能量来源项/%	主要能量消耗项/%	文献来源
天山南坡托木尔峰西琼台兰冰川	4 000	1978年7月	净辐射/59%	消融/82%	［17］
天山中段积雪与雪崩站	1 776	1987年3月26日—4月13日	净辐射/75.3%	消融/95.1%	［18］
天山北坡乌鲁木齐河源1号冰川	3 910	1986年—1990年6、7、8月	净辐射/84.9%	消融/94.2%	［19］
天山南坡科其喀尔冰川	4 200	2005年6—9月	净辐射/81.4%	消融/69.5%	［20］
祁连山中段七一冰川	4 473	2006年6月9日—9月28日	净辐射/82.4%	消融/87.2%	［21］
祁连山中段七一冰川	4 473	2007年7月1日—10月10日	净辐射/81%	消融/71.5%	［22］
天山北坡军塘湖流域	1 500	2009年3月2日—18日	净辐射/78%	—	［23］
祁连山西段老虎沟12号冰川	5 080	2006年6月21日—7月31日	净辐射/82.1%	消融/70.8%	［24］
祁连山西段老虎沟12号冰川	4 550	2012年6月1日—9月30日	净辐射/84%	消融/62%	［25］
祁连山中段八一冰川	4 274	2018年8月1日—2019年7月31日	净辐射/81%	消融/70%	［26］

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中国西北山区融雪径流模拟研究回顾与展望

Review on snowmelt runoff simulation in mountain regions， Northwest China

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