气候变化对纳尔逊丘吉尔河流域水循环、径流形成及多年冻土动态影响的HYPE模型研究

来自国际研究团队的最新成果：针对气候变化背景下纳尔逊丘吉尔河流域(Nelson Churchill River Basin)的水文响应机制，研究人员创新性地应用HYPE水文模型系统，定量解析了流域水平衡(water balance)、径流生成(streamflow generation)与多年冻土(permafrost)动态的耦合关系。该研究为高纬度流域水资源管理提供了关键模型工具，其揭示的冻土退化-水文过程反馈机制对北极圈生态安全预警具有重要科学价值。

　　

这项开创性研究采用先进的HYPE（Hydrological Predictions for the Environment）模型系统，深入探究了北半球重要流域——纳尔逊丘吉尔河流域在气候变化驱动下的水文演变规律。通过耦合地表水-地下水交互作用与多年冻土(permafrost)热力学过程，研究团队首次构建了能同时模拟土壤水热传输(soil hydrothermal transport)、融雪产流(snowmelt runoff)和冻土退化(permafrost degradation)的集成模型框架。

模型结果显示，气温每升高1^oC将导致流域多年冻土面积缩减12±3%，并显著改变季节性径流(streamflow)的分配模式。特别值得注意的是，冻土层(thaw depth)的加深会引发"水文记忆效应"，使得夏季基流(baseflow)增加23%，而春季洪峰(spring flood peak)提前2-3周。这些发现为理解高纬度地区"水文循环加速现象"(hydrological acceleration)提供了量化证据。

研究还揭示了多年冻土区特有的"双峰产流机制"：上层活跃层(active layer)的快速排水与深层冻土隔离作用形成动态竞争，这种微妙的平衡关系通过HYPE模型中的土壤冻融模块(soil freeze-thaw module)得以精确再现。该成果发表在《水文过程》(Hydrological Processes)期刊，为北极圈水资源适应性管理策略的制定提供了科学依据。