En landmodel med grundvands sidestrøm, vandforbrug, og dynamik foran jordens fryse-optøning

Menneskelig vandregulering, grundvandets sidestrøm og bevægelsen af ​​jordfrost- og tøfronter påvirker vand og termiske processer, samt energi- og vandudvekslinger mellem jordoverfladen og atmosfæren. Rimelig repræsentation af disse processer i jordoverflademodeller er meget vigtig for at forbedre forståelsen af ​​terrestriske øko-hydrologiske processer og land-atmosfære interaktioner.

For nylig, forskere fra CAS instituttet, Xie Zhenghui, Zeng Yujin, Liu Shuang og deres medforfattere i LASG/Institute of Atmospheric Physics inkorporerede synkront skemaerne for menneskeskabt vandregulering, grundvandets sidestrøm og flytning af jordfrost- og tøfronter til en jordoverflademodel, som så hedder Land Surface Model for Chinese Academy of Sciences (CAS-LSM). I mellemtiden de udtænkte og implementerede skemaerne, der beskriver modelopløsningskonvertering mellem grundvandsstrømningsmodulet og jordoverflademodellen simulerer parallelt den store og højopløselige grundvandsstrøm og dens påvirkninger.

Simuleringer ved hjælp af CAS-LSM blev udført for både Heihe River Basin i Kina og kloden, henholdsvis, at undersøge virkningerne af menneskeskabt vandregulering og grundvandets sidestrøm på landprocesser og frossen jords reaktion på klimaændringer. Sammenlignet med observationer, CAS-LSM reproducerede fordelingen af ​​grundvand, evapotranspiration og permafrost rimeligt, og matchede godt de tidsmæssige ændringer i jordtemperaturen, varmestrømme og jordfrost- og tøfronter. Resultaterne viser, at vandforbrug hævede den latente varmeflux og reducerede den fornuftige varmeflux, netto-økosystemudveksling og streamflow-genopladning til en øko-skrøbelig region, og den aktive lagtykkelse steg 8,63 mm/år for permafrost i Heihe-flodbassinet. Global grundvandsstrømning ændrede væsentligt ligevægtsvandspejlets mønstre i Nordafrika, den arabiske halvø, Centralasien og det sydlige Australien, uddybe vandspejlet med mere end 6 m. Resultater tydede på, at CAS-LSM er et potentielt værktøj til at studere jordoverfladeprocesser.