BAMS:祁连山党河源区冰冻圈水文气象综合观测平台——高密度观测站点连接天气学与水文学

2024-02-23 11:55:07 14

    文章来源:中科院青藏所官网 https://itpcas.cas.cn/new_kycg/new_kyjz/202402/t20240219_6988677.html


    淡水是承载中国西北干旱区文明的重要载体。作为敦煌绿洲的母亲河,党河滋养了绵延千年的敦煌文化。近年来,随着区域经济社会的快速发展,敦煌水资源供给不足的问题日益严峻,能否准确评估气候变化对流域径流的影响关乎区域的可持续发展。另一方面,作为地处青藏高原西风区的典型“水塔”单元,供水能力脆弱、对气候变化反馈敏感、冰冻圈要素分布广泛的党河源区(党河出山口水文站-党城湾站的控制流域),是全球变化背景下开展冰冻圈水文气象研究的理想场所。

长期以来,党河源区水文气象观测资料匮乏,制约了冰冻圈水文模型在该区域的应用,限制了我们对区域水文过程、天气过程、土壤冻融过程的认识和理解。中国科学院青藏高原研究所环境变化与多圈层过程团队自2014年开始,经过10年的持续建设,建成祁连山西段党河源区冰冻圈水文气象综合观测平台(简称党河观测平台,图1)。该平台包含三个子观测网络:陆面过程监测网(4个自动气象站和1座50米气象梯度塔)、降雨观测网(21个自计雨量计)、土壤温湿度监测网(22处观测点),并配套专门用于无公网地区远程数据传输的北斗数传模块(18套,图2)。

依托该观测平台,研究团队以不同类型降雨事件为纽带,将天气学与水文学在天气尺度上进行了有机连接,并系统总结了区域天气过程和降雨的海拔梯度性(图3)、土壤冻融循环过程、冰冻圈径流模拟方面取得的亮点成果。党河观测平台的建成为陆面过程数值模拟、区域天气预报提供了科学依据,提升了区域水文气象的综合监测能力,为党河流域综合水资源管理、生态环境保护提供了坚实科技支撑,服务区域高质量发展。

近日,研究团队系统阐述了党河观测平台建立的科学目标、站网设计、观测要素等详情及取得的亮点研究成果,以“Cryosphere-hydrometeorology observations for a water tower unit on the Tibetan Plateau using the BeiDou-3 navigation satellite system”为题,在国际水文气象学领域TOP期刊《Bulletin of the American Meteorological Society》(BAMS)发表。我所博士生刘瑞顺为第一作者,王磊研究员为通讯作者。该研究获得国家自然科学基金(41988101)和第二次青藏高原综合科学考察研究(2019QZKK020604)的联合资助。

    文章链接:https://doi.org/10.1175/BAMS-D-23-0001.1


图1 (A)党河源区冰冻圈水文气象综合观测平台的地理位置,(B)区域重要地理要素的空间分布,(C)观测站点的分布及布设时间

图2 北斗远程数据传输模块在党河源区无公网地区的应用

(A)野外无公网地区的数据发射端,(B)有公网地区的数据接收端

图3 党河源区的降雨特征

(A)日内捕捉到降雨事件的雨量筒比例与降雨日频次之间的关系;(B)区域性降雨事件与局地性降雨事件的发生频次;(C)多年平均降雨的海拔梯度特征;(D)区域性降雨事件与局地性降雨事件的海拔梯度特征;(E)一次区域性降雨事件的海拔梯度特征;(F)一次区域性降雨事件的西向传播过程。