近日,大连理工大学海岸和海洋工程全国重点实验室联合国内外机构,在国际顶刊《Water Resources Research》发表题为"Modeling the Ice Mass and Heat Budget in Shallow Central Asian Lakes with Focus on Ice–Water Interaction"的研究成果。该研究以中亚典型浅水湖——乌梁素海为对象,构建“再分析气象数据—卫星遥感—高分辨率热力学雪冰模型”一体化技术路线,在小时尺度上完整复现冰盖从形成到消融的季节循环,厘清浅水湖冰期的关键能量循环与湖—气热交换过程。
针对遥感反演冰厚受限于时空分辨率、传统模型难以刻画浅水湖的辐射—水体—冰底耦合过程。该研究采用校准后的ERA5作为大气强迫、以遥感反演的初冰日为模拟起点,并在高分辨率热力学雪冰(HIGHTSI)模型的冰底边界引入水—冰热通量参数化,将水体吸收的短波与冰—水界面能量平衡相关联,从而显著提升中亚浅水湖的模拟精度。能量分配表明,冰季中水体吸收约12.9%的入射短波(图1),其中约82%返回冰底并主导柱状冰消融,表面融化与升华累计占比 < 20%的总消融量,强调冰—水界面模拟对准确反演中亚浅水湖冰的重要性。基于冰雪热含量与外部热输入的闭合检验进一步显示(图2),尽管湖体很浅,但冰盖破裂后1–2天内,湖面可通过湍流热通量与长波辐射向大气平均释放 > 100 W/m2的热量,凸显浅水湖在区域热量收支与气候调节中的关键作用。
该论文的第一作者为李志军教授团队博士研究生霍璞真,国际合作作者包括芬兰赫尔辛基大学Matti Leppäranta教授和芬兰气象研究所程斌研究员。研究获得了国家自然科学基金委员会联合基金(U24A20582和U23A2012)、国际合作重点基金 (42320104004)以及青年科学基金(42406244)等项目支持。
《Water Resources Research》是美国地球物理学会主办的旗舰期刊,聚焦水文与水资源,强调自然—社会跨学科水科学研究。WRR作为国际水文领域的重要期刊,在学界具有广泛影响力。
论文链接:https://doi.org/10.1029/2025WR040070。

图1. 入射短波在表面反射及雪/冰/水/沉积物各环节的分配占比

图2. (a) 冰(FTi)与雪(FTs)温度变化的显热通量,(b) 冰(Fli)与雪(Fls)厚度变化的潜热通量,(c) 冰雪累积热含量(∑Fis)与外部热量输入 (∑Qinput)随时间的闭合检验。