反照率对冬克玛底冰川径流及物质平衡模拟影响研究

doi:10.7522/j.issn.1000-0240.2022.0098

冰川冻土 ›› 2022, Vol. 44 ›› Issue (3): 1053-1062.doi: 10.7522/j.issn.1000-0240.2022.0098

反照率对冬克玛底冰川径流及物质平衡模拟影响研究

冯紫荆¹(), 何天豪¹, 汪少勇², 何晓波²(), 高红凯¹()

^1.华东师范大学地理科学学院，上海 200241
^2.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

收稿日期:2021-09-12 修回日期:2022-05-25 出版日期:2022-06-25 发布日期:2022-08-27
通讯作者: 何晓波,高红凯 E-mail:fzjzh222@163.com;hxb@lzb.ac.cn;hkgao@geo.ecnu.edu.cn
作者简介:冯紫荆，硕士研究生，主要从事寒区水文学研究. E-mail： fzjzh222@163.com
基金资助:
国家自然科学基金项目(42071081);西藏自治区科技计划项目(XZ202101ZD0009G);三江源国家公园联合研究专项(LHZX-2020-11);冰冻圈科学国家重点实验室自主课题(SKLCS-ZZ-2021)

The impacts of albedo on Dongkemadi Glacier runoff and mass balance simulation

Zijing FENG¹(), Tianhao HE¹, Shaoyong WANG², Xiaobo HE²(), Hongkai GAO¹()

^1.School of Geography Science，East China Normal University，Shanghai 200241，China
^2.State Key Laboratory of Cryospheric Science，Northwest Institute of Eco-Environment and Resources，Chinese Academy of Sciences，Lanzhou 730000，China

Received:2021-09-12 Revised:2022-05-25 Online:2022-06-25 Published:2022-08-27
Contact: Xiaobo HE, Hongkai GAO E-mail:fzjzh222@163.com;hxb@lzb.ac.cn;hkgao@geo.ecnu.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

反照率是影响冰川融水径流和冰川物质平衡的重要因素，但仍缺乏考虑反照率对冰川径流及物质平衡模拟效果影响的定量研究。本研究基于自主研发的冰川流域水文模型（FLEX^G），在模型中加入反照率和入射短波辐射，以改进模型。利用2005—2014年长江源区冬克玛底冰川流域实测水文气象数据，以及2010—2014年小冬克玛底冰川各高程带物质平衡数据，开展了冰川流域径流和冰川物质平衡的模拟研究。研究发现：考虑反照率和入射短波辐射后，FLEX^G模型对日尺度径流的模拟有一定改善，验证期KGE从0.49提高到0.51；冰川物质平衡的模拟也有明显提高，R²从0.67提高到0.83。同时，6—9月冰川径流的贡献从63%提高到66%，与利用同位素信息分割径流的结果更为接近，模拟真实性得到明显提高。

关键词: 反照率, 入射短波辐射, 冰川径流模拟, 冰川物质平衡模拟, 冬克玛底冰川

Abstract:

Albedo has been considered an important factor affecting the process of glacier runoff and mass balance， but still lack of quantitative studies. In this study， albedo and incoming shortwave radiation are taken into account in the glacier hydrological model FLEX^G， and tested in the Dongkemadi River Basin， in the source region of the Yangtze River. To account for spatial heterogeneity， the basin was classified into 19 elevation bands at 50 m intervals， and was divided into 3 different aspects （north facing， south facing and west/east facing） for both glacier and non-glacier regions. Observed hydrology and meteorology data from 2005 to 2009， MODIS（MOD10A1） daily albedo product and daily incoming shortwave radiation product during ablation seasons （May-September） were used to force the models， and calibrate the parameters. The hydro-meteorological data and glacier mass balance data from 2010 to 2014 were used to validate model performance. Monte Carlo sampling was used to generate 2×10⁴ sets of parameters within the prior range. Kling-Gupta efficiency （KGE） was used as an objective function to evaluate model performance in calibration. Then the best one percent of parameter sets was regarded as behavioral ones for further analysis and generate uncertainty ranges of the simulated runoff. The results showed that consideration of the albedo and incoming shortwave radiation could increase the model realism， including daily runoff， glacier mass balance， and the glacial runoff proportion. More specifically， the runoff simulation was improved from KGE=0.49 to KGE=0.51， the glacier mass balance simulation was improved from R²=0.67 to R²=0.83； and the glacier runoff proportion was increased from 63% to 66%， which is closer to the previous result obtained by isotopic hydrograph separation. This study illustrates that considering the albedo and incoming shortwave radiation can improve the performance and model realism of the degree-day factor model.

Key words: albedo, incoming shortwave radiation, runoff simulation, glacier mass balance simulation, Dongkemadi Glacier

中图分类号:

P343.6

冯紫荆, 何天豪, 汪少勇, 何晓波, 高红凯. 反照率对冬克玛底冰川径流及物质平衡模拟影响研究[J]. 冰川冻土, 2022, 44(3): 1053-1062.

Zijing FENG, Tianhao HE, Shaoyong WANG, Xiaobo HE, Hongkai GAO. The impacts of albedo on Dongkemadi Glacier runoff and mass balance simulation[J]. Journal of Glaciology and Geocryology, 2022, 44(3): 1053-1062.

图/表 7

图1

图2

图3

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表1

图5

图6

参考文献 32

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参数	含义	范围	单位
T_t	阈值温度	（-2，3）	℃
F_RR	再冻结因子	（0，1）	-
F_DD	雪度日因子	（1，10）	mm·℃^-1·d^-1
K_fG	冰川径流衰减系数	（1，15）	d
S_u，MAX	土壤根区蓄水能力	（10，100）	mm
D	分离系数	（0，1）	-
K_f	快响应水库衰减系数	（1，15）	d
Ks	慢响应水库衰减系数	（15，200）	d
β	形状参数	（0.1，1）	-
C_e	蒸发阈值	（0，1）	-
F_DDG	同温度下融冰量高于融雪的修正系数	（1，2）	-
F_DDa	坡向影响的修正因子	（1，2）	-
C_WH	雪持水能力	（0，1）	-
SRF	短波辐射辐射消融因子	（0，0.04）	m²·mm·W^-1·d^-1

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The impacts of albedo on Dongkemadi Glacier runoff and mass balance simulation

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