科研动态

地学系阳坤教授课题组揭示青藏高原浅薄积雪消融的关键过程

2020-04-20

  2020年4月,地球系统科学系阳坤教授研究组在期刊《水文气象》(Journal of Hydrometeorology)在线发表了题为“青藏高原浅薄积雪参数化研究”(Characterizing surface albedo of shallow fresh snow and its importance for snow ablation on the interior of the Tibetan Plateau)的论文。研究发现浅薄积雪反照率高度依赖于雪深,对青藏高原腹地积雪过程有极其重要的影响;通过发展新雪反照率参数化方案并引入到陆面模型中,大大地提高了陆面模型对青藏高原积雪的模拟精度。
  积雪因其反照率高、传热效率低,可以极大的改变地表的能量平衡并调节陆地与大气的相互作用;此外,春季融雪为许多地区与河流提供着水资源,因此积雪是气候系统中非常重要的物理变量。然而,目前的气候模式严重高估了青藏高原腹地的积雪厚度。青藏高原是中国的三大积雪区之一,但是积雪主要发生在高原周边和高山区,而高原腹地很少有稳定积雪。本研究基于观测数据,发现青藏高原腹地的积雪很薄,新雪反照率高度依赖于积雪厚度,远低于模式中设置的固定值(0.8左右)。为此,研究组根据积雪辐射传输模型发展了新雪反照率的简化方案,并引入到陆面过程模型Noah-MP中。在青藏高原45个气象站的积雪模拟表明:引入新雪反照率参数化后,能真实地再现青藏高原的积雪和融雪过程;而在模型中采用固定的新雪反照率 (0.82),则积雪厚度模拟值会远远大于观测值(图1)。下垫面对积雪消融的重要影响与青藏高原腹地独特的气候条件(积雪薄、辐射强)密切相关,而在高纬度地区并不明显。因此,未来对青藏高原的气候模拟应当考虑反照率与雪深的关系,将有助于模拟积雪水文和能量平衡,并减小气候模式在该区域的冷偏差。
  地学系博士后王文丽是本文第一作者,导师阳坤教授为通讯作者,文章合作者还有地学系卢麾副教授,以及来自于中科院、中国气象局和其他高校的相关研究人员。


文章引用:Wang, W.; Yang, K.; Zhao, L.; Zheng, Z.; Lu, H.; Mamtimin, A.; Ding, B.; Li, X.; Zhao, L.; Li, H.; Che, T.; Moore, J. Characterizing surface albedo of shallow fresh snow and its importance for snow ablation on the interior of the Tibetan Plateau, Journal of Hydrometeorology , 21, 815-827, DOI: 10.1175/JHM-D-19-0193.1.
论文链接:
https://journals.ametsoc.org/doi/full/10.1175/JHM-D-19-0193.1

图1. 基于青藏高原45个站点模拟的积雪积融曲线,以2012-2013年为例。可以看到,使用新雪反照率参数化方案(蓝色点线)模拟的积雪厚度与观测(黑色实线)非常接近,而使用固定的新雪反照率(红色实线)则会严重高估春季积雪。