在全球氣候變化背景下,準確預測多年凍土區(qū)的土壤水分,對保障生�(tài)安全和重大工程穩(wěn)定至�(guān)重要。近日,我國科研團隊研發(fā)出一種融合模型與智能算法�“高精度導�”方法,顯著提升了東北多年凍土區(qū)土壤水分的模擬預測能�,其研究成果�3�22日發(fā)表在國際知名期刊《水文學:區(qū)域研究》上�

東北多年凍土區(qū)是重要的生態(tài)屏障,但該區(qū)域土壤水分的精確�(jiān)測和模擬一直面臨挑�(zhàn)。復雜的凍融過程、茂密植被和厚層有機�(zhì),使得傳�(tǒng)站點觀測和�(wèi)星遙感均難以準確反映實際情況�
為攻克難�,東北林�(yè)大學單煒教授團隊�“Noah-MP”陸面過程模型為基�(chǔ),首次系�(tǒng)性地為其�(yōu)化了針對東北凍土�(huán)境的十余種關(guān)鍵物理參�(shù)方案,使模型能更準確�“理解”凍土的特殊水熱行��
團隊的核心創(chuàng)新在于引入了“�(shù)�(jù)同化”技�(shù),為模型裝上“實時智能糾錯系統(tǒng)”。該系統(tǒng)利用集合卡爾曼濾波等多種算法,持�(xù)將地面和�(wèi)星觀測的真實�(shù)�(jù)與模型模擬進行融合比對,動�(tài)修正預測軌跡,從而大幅減少誤��
研究表明,這套�(yōu)化方案效果顯�。改進后的模型將土壤凍結(jié)深度的模擬誤差減少了�0.09米,�0-100厘米�(guān)鍵土層的土壤水分模擬誤差降低�20%�50%。其�,擴展卡爾曼濾波算法表現(xiàn)最�(yōu),顯著提升了以往最薄弱的寒冷季節(jié)模擬能力�
這項研究的價值遠不止于學�(shù)論文。單煒教授表�,精確的土壤水分信息是理解凍土退化與生態(tài)反饋的關(guān)�,同時能�“中蒙俄經(jīng)濟走�”穿越凍土區(qū)的公�、鐵�、管線等重大基礎(chǔ)�(shè)�,提供路基水分和溫度變化的準確預測,對預警融�、凍脹災�,保障工程全生命周期安全具有不可替代的科技支撐作用�
“我們的目標是為這片對氣候變化極為敏感的區(qū)�,建立一個更可靠�‘預警系統(tǒng)’�”單煒教授表示。該研究標志著我國在寒區(qū)水文學與陸地過程模擬�(lǐng)域取得了新的重要進展�
(受訪者供圖)
(原題:為凍�“把脈” 我科學家�(chuàng)新方法提升土壤水分預測精度)