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第三极地球系统中水体的多相态转换及其影响

2014-05-26

一、项目名称

第三极地球系统中水体的多相态转换及其影响

二、执行时间

20121月—201612

三、项目类型

国家自然科学基金重大项目

四、承担单位

1、首席科学家:姚檀栋

2、课题负责人:姚檀栋、朱立平、阳坤、王宁练

3、依托单位:中国科学院青藏高原研究所

4、参加单位:中国科学院寒区旱区环境与工程研究所、地理科学与资源研究所、成都山地环境与灾害研究所、遥感与数字地球研究所

五、研究目标

1、科学目标:

以第三极地区的冰川、湖泊、河流为主要对象,研究水体的多相态分布特征与转换过程,建立水体转换过程中的物质和能量平衡模型和不同尺度的水循环模型,揭示冰川-湖泊-河流相互关系及其对气候变化的响应,评估水体转换过程对水资源与水灾害的影响。

2、国家目标:

强化第三极地区的冰川、水文、水资源的观测和研究系统,为水资源的管理和可持续利用提供科技支撑;提出全球变化背景下第三极冰川与水资源现状及其变化对当地和周边地区人类生存环境影响的适应对策,为社会可持续发展服务;攀登世界科学高峰,在第三极环境变化与地表过程对全球变化的响应研究方面做出国际一流水平成果;进一步促进以我为主的国际合作,推动并强化第三极研究在国际上的优势地位。

六、研究内容

1、冰川物质平衡与冰川消融过程

在典型地区进行现代冰川物质平衡与冰川消融过程观测,研究冰川物质平衡的变化特征和规律,强化冰川融水的水文过程观测并定量化确定其对河流与湖泊补给的贡献;探讨冰川退缩和冰川物质平衡过程在水循环中的作用。

2、湖盆流域水量平衡与水体多相态转换

系统进行湖盆水量平衡的相关要素的观测和记录恢复,研究过去数十年来湖泊水位与水量变化特征;利用稳定同位素手段,结合湖盆流域水文模型,研究冰川补给流域内冰川-降水-湖水之间的水循环过程;通过野外观测和计算模拟,研究气候变暖对第三极典型湖泊流域水循环的影响。

3、水体多相态转换过程中的界面能量平衡过程

系统开展冰雪表面(冰冻圈-大气圈)和湖泊表面(水圈-大气圈)的能量通量观测;通过构建冰(雪)-气和水-气界面的物质-能量平衡模块,研究冰雪表面和湖泊表面的物质交换与能量平衡过程;在不同尺度水文模型中集成冰雪消融和湖泊蒸发模块,构建多相态水体转换集成模型。

4、水体多相态转换过程对水资源与水灾害的影响

开展第三极地区典型江河流域水文气象要素、冰川与湖泊变化的野外实地与卫星遥感观测,研究径流对气候变化影响下水体多相态转换过程的响应;应用不同尺度模型以及数据同化,研究第三极地区地表水的水文要素变化及其影响;研究水体多相态转换对区域水资源的影响及其未来变化趋势;对典型区域水体多相态转换过程中产生的冰川泥石流和冰湖溃决洪水进行野外调查和风险评估并提出对策。

七、组织形式

本项目设置4个课题,第一课题:冰川物质-能量平衡与冰川消融过程,由中国科学院青藏高原研究所姚檀栋负责;第二课题:湖盆流域水量平衡与水体多相态转换,由中国科学院青藏高原研究所朱立平负责;第三课题:水体多相态转换过程中的界面能量平衡过程,由中国科学院青藏高原研究所阳坤负责;第四课题:水体多相态转换过程对水资源与水灾害的影响,由中国科学院寒区旱区环境与工程研究所王宁练负责。