WRR: 青藏高原河流输沙模拟新进展：Sediment-Availability-Transport Model
发表于Water Resources Research的一项新研究通过耦合泥沙来源、泥沙传输以及沉积消耗过程，开发了SAT模型（Sediment-Availability-Transport Model），为模拟和预测青藏高原河流输沙变化提供了新的途径。
在全球变暖背景下，青藏高原的冰川退化和积雪冻土消融日渐加剧。冰冻圈退化导致泥沙来源增加和流域连通性增强，河流含沙量显著增加，进而影响下游地区河流水质、河流生态系统以及水电工程运行。因而，模拟青藏高原河流输沙对气候变化的长期响应及动态变化对流域水资源管理、极端水文泥沙事件防治有重大意义。本研究通过耦合泥沙来源、泥沙传输以及沉积消耗过程，开发了SAT模型（Sediment-Availability-Transport Model），用来模拟青藏高原地区河流输沙对气候变化和冰冻圈退化的响应，模拟结果较好。
高寒地区泥沙来源对气候、水文过程和地貌扰动响应十分敏感，因此河流泥沙输移表现出较强的季节性差异和短期复杂的动态过程。含沙量-流量关系可能呈现多种迟滞关系（图1），包括clockwise loop, counter-clockwise loop, figure-eight loop 以及counter-figure-eight loop。若要复现高寒地区河流输沙的动态过程和季节性差异，河流输沙模型需要能够合理模拟泥沙来源及其随时间和温度的变化过程。
图1 事件尺度下含沙量（SSC）-流量（Q）迟滞关系示意图 (updated from Williams (1989))
图2 日尺度和月尺度下河流含沙量与流域平均气温和径流增加量的关系
图3 基于1998-2017年径流泥沙观测数据对比SAT模型和传统的水沙关系曲线(MRC)的模拟效果（SAT模型的NSE和R2均优于和传统的水沙关系曲线，提升超过20%）
图4 以2002年为例验证SAT模型对泥沙年内输移过程和峰值事件的模拟效果
在气候变暖背景下，青藏高原冰冻圈退化促使热侵蚀过程在河流输沙过程中扮演更加重要的角色。SAT模型则为模拟和预测青藏高原河流输沙变化提供了新的途径。
原文信息
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https://doi.org/10.1029/2021WR030690
本研究由新加坡教育部，新加坡国立大学，联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC），Cuomo Foundation和中央级公益性科研院所基本科研业务费共同资助
课题组青藏高原河流输沙方向相关研究
Li, D., Overeem, I., Kettner, A. J., Zhou, Y., & Lu, X. X. (2021). Air temperature regulates erodible landscape, water and sediment fluxes in the permafrost‐dominated catchment on the Tibetan Plateau. Water Resources Research, 56, e2020WR028193. https://doi.org/10.1029/2020WR028193
Li, D., Li, Z., Zhou, Y., & Lu, X. X. (2020). Substantial increases in the water and sediment fluxes in the headwater region of the Tibetan Plateau in response to global warming. Geophysical Research Letters, 47, e2020GL087745. https://doi.org/10.1029/2020GL087745
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Water Resources Research 发表水文学，以及关于水资源的自然和社会科学的原创性研究论文和评论文章，包括水资源在物理、化学、生物学和生态学、公共卫生健康以及相关社会和政策科学中的角色，以及能推动水资源科学及其管理进步的方法论文章。期刊旨在提供对于水在地球系统中作用的广泛知识。
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