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未来中国水压力与土水势中冰的考虑

这个论文发表花了我们14个月时间。是硕士生孙祎欣的工作,她毕业后去北师大继续读博士。特点主要是利用一个自然—社会经济集成的全球模型GCAM结合全球水文模型Xanthos,模拟了不同未来IPCC情景下的中国水足迹变化,然后估计了水压力(Water Stress)。技术上的另一个特点是作了情景矩阵。得到比较有意思的一个结论是电力部门在未来用水显著增加,减排碳中和措施实施过程中可能增加水压力(water stress)。这个论文的数据也以“未来情景下中国各流域水足迹与水资源短缺指数数据集(2005-2100年)”为题在长三角数据中心发表。

赵奕这个工作起因是因为现有陆面过程模型的水分都模拟不好,我们试图改善这一点,其中土水势公式用于反算液态水,而不同模型对于土水势中冰的考虑各不相同,有些模型的公式中没有出现冰一项,而有些模型中冰的考虑出现在不同位置。所以我们想这会有什么不同吗?工作据此展开。赵奕的工作开展的很顺利,技术特点之一是利用超立方体随机采样,令人信服地展现不同参数化方案中参数敏感性。

结果很有意思,冰对于土水势有两个相反的作用,一个是冰导致有效孔隙度下降,从而低估液态水含量;另一个是冰导致吸力的增加,从而高估液态水含量。当土水势公式不考虑冰作用,冰的两个效应相互抵消,反而获得不错的估算能力。但如果在公式中显式考虑两个效应,在物理表达层面有额外的好处。