青藏高原冰川正处于加速消融状态,如何从冰川变化的物理过程理解其变化机理并预测未来变化,是应对冰川变化及其影响的重要途径,但现有模型都是利用经验模型简化了冰川表面的水热过程,忽略了地形、反照率和辐射等要素导致冰川变化的空间差异性,造成对模拟结果的不确定性.本文充分考虑了地形对太阳辐射的影响,并由深度学习法获得冰川表面的反照率,以解决前期无法精确计算冰川表面获得的太阳辐射以及冰雪反照率这一难点,建立了适用于无观测地区的冰川分布式能量物质平衡模型,并同冰川动力过程相耦合,建立了基于冰川物理变化过程的三维模型.以祁连山老虎沟12号冰川为例,证明该模型对山地冰川变化的模拟有较强的适用性.进一步预估在SSP2-4.5情景下,老虎沟冰川到21世纪末将损失60%的冰量,而在SSP5-8.5情景下将几乎完全消失.本项研究为强化冰川模拟和预测提供了新途径.

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