基于SIMSTRAT的近20年内蒙古南湖冰厚生消特征分析

作     者：朱云印 罗红春 冀鸿兰 薛中姝 张宝森 高文龙 Zhu Yunyin;Luo Hongchun;Ji Honglan;Xue Zhongshu;Zhang Baosen;Gao Wenlong

作者机构：内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院呼和浩特010018 黄河流域内蒙段水资源与水环境综合治理协同创新中心呼和浩特010018 黄河水利委员会黄河水利科学研究院郑州450000 内蒙古自治区呼和浩特市托克托县头道拐水文站呼和浩特010018 

出 版 物：《湖泊科学》 (Journal of Lake Sciences)

年 卷 期：2025年第37卷第1期

页      面：304-317页

核心收录：

学科分类：07[理学] 0705[理学-地理学] 070501[理学-自然地理学] 

基　　金：国家自然科学基金联合基金项目(U23A2012) 国家自然科学基金项目(52379014) 内蒙古自然科学基金重点项目(2022ZD08) 内蒙古自然科学基金青年基金项目(2023QN05026)联合资助 

主　　题：湖冰 物候 冰厚 SIMSTRAT模型 内蒙古南湖 

摘      要：湖冰是冰冻圈水文学的重要研究对象,湖冰的生消对气候变化极其敏感,可以作为气候变化的指示因子,并通过影响湖泊与大气之间的物质能量交换,调节区域气候和湖泊生态系统。湖冰厚度是研究湖冰生消过程的关键变量,明晰其生消特征对于揭示气候变化下湖泊响应过程具有重要的理论价值和现实意义。本文以内蒙古南湖湖冰为研究对象,基于20132017年和20222023年原型测冰数据,利用ERA5-Land再分析数据作为大气强迫场,通过SIMSTRAT湖泊过程模型重建20032022年内蒙古南湖完整冰厚生消过程并分析其变化特征。结果表明:1)SIMSTRAT模型模拟与原型观测得到的初冰日和终冰日平均偏差为3.40 d,冰厚数据平均偏差为1.29 cm,平均绝对误差为1.29 cm,均方根误差为1.90 cm。模拟结果与现场观测结果具有较高的一致性。2)20032022年南湖封冻期平均持续119 d,冰厚生长期、平衡期、融化期平均日数分别为64、34、21 d。南湖封冻期整体呈缩短趋势,缩短率为4.27 d/10 a;其中,融化期年际变化幅度较大,缩短率为3.67 d/10 a。3)近20年,南湖年均冰厚介于14~30 cm之间,20122017年冰厚年际波动剧烈,整体呈下降趋势。南湖冰厚在每年12月与1月以0.43和0.55 cm/d的速率快速增加,3月以0.74 cm/d的融化速率快速融化。4)SIMSTRAT模型揭示了南湖冰厚生消受气温、降水、风速等气象因素综合影响。气温是影响冰厚生消特征的主要因素,累积气温降低会显著延长冰厚生长期和平衡期日数,同时增大当年最大冰厚;降水量和风速对冰厚生消特征也存在不同程度影响。