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青藏高原是中低纬度冰川最多的区域。由于冰川对区域水资源的贡献,冰川快速消融对下游的潜在危害,以及冰川与气候的复杂相互作用,冰川径流的观测和模拟研究十分重要。本文发展了一个基于物质与能量平衡的冰川消融模型,其中包含了反照率优化模块、适用于冰川表面的湍流参数化模块和具有较好性能的降水类型识别模块等。利用藏东南帕隆藏布4号冰川与唐古拉小冬克玛底冰川的站点观测数据,验证模型的适用性;同时对比分析了这两条处于不同气候条件下的冰川的表面消融特征。具体研究结论如下: (1)利用帕隆藏布4号冰川和小冬克玛底冰川的站点观测资料,发现反照率与降水量、降水类型、表面温度、降雪后日数、云量和太阳高度角等变量有密切关系;并根据前人的研究方案,发展了一个适用性较好的冰雪表面反照率参数化方案。在帕隆藏布4号冰川和小冬克玛底冰川的验证结果表明,新方案能模拟出冰川表面反照率的大致趋势,但模拟性能需进一步改进。 (2)基于中国气象局700多个站点的地面观测资料,分析发现降水类型对气温、相对湿度、海拔等因素具有很强的依赖性,并通过降水类型与这些因素的关系,发展了一套具有广泛适用性的降水类型识别方案。在中国各个气候区域和海拔区间的验证结果表明,本文中新发展的降水类型识别方案的效果要优于以往文献中的方案。 (3)基于冰川表面的物质与能量平衡过程,构建冰川消融模型。模型采用了非均匀分层的方式,在积雪与大气、或积雪与冰层的界面附近进行分层的加密,以更精细地模拟温度梯度变化;同时包含了新发展的冰雪表面反照率模块、在冰川表面具有较好适用性的湍流参数化模块、和在中国区域具有普适性的降水类型识别模块。模型利用焓来表达能量,提高了相变过程计算的稳定性和精度。模型输入数据包括辐射数据(短波向下辐射、长波向下辐射)、气象观测数据(气温、气压、相对湿度、风速、降水量)等,模型的输出主要包括表面冰雪消融量、冰雪层的温度、通量模拟结果等等。 (4)利用帕隆藏布4号冰川和小冬克玛底冰川的站点观测数据,评估了模型的适用性。藏东南帕隆藏布4号冰川是一条典型的海洋性冰川,唐古拉小冬克玛底冰川是一条大陆性冰川。通过这两条冰川表面的观测数据,发现累计消融量的模拟误差小于10%,验证了冰川消融模型的适用性。同时,对比这两条不同类型冰川消融的能量平衡,发现帕隆藏布4号冰川相对小冬克玛底冰川而言具有更强的短波净辐射和长波净辐射以及潜热通量,因此消融更强烈。