CMIP5与CMIP6模型对比研究：气候变化下育空上游流域冰川径流响应与水文效应解析

本文基于CMIP5（RCP4.5/RCP8.5）和CMIP6（SSP2-4.5/SSP3-7.0）多模型集合，通过半分布式水文模型HYDROTEL与冰川演化模块耦合，量化了育空上游冰川化流域（UYW）在不同时间尺度（2011–2100）冰川融水对径流的贡献。研究发现，尽管冰川贡献率下降，但因气温和降水协同上升，年径流总量仍呈增长趋势，凸显CMIP6模型在冰川-水文过程模拟中的一致性与可靠性。

　　

Highlight

研究区域

育空上游流域（UYW）面积约20,000?km²，横跨加拿大育空地区与不列颠哥伦比亚省，出口位于怀特霍斯市。包含Atlin（7,000?km²）、Tutshi（1,015?km²）和Wheaton（868?km²）三个子流域，海拔范围640–2,460?m，南部高海拔区分布冰川。

HYDROTEL模型

HYDROTEL是一款半分布式水文模型（Semi-Distributed Hydrological Model），支持日或亚日时间步长模拟，需输入气象数据（日最低/最高温、降水、湿度、风速）、冰川学数据（冰川面积、厚度、质量平衡）及流域地形参数。其冰川演化模块通过度日因子（Degree-Day Factor）与冰面高程变化耦合计算融水贡献。

敏感性分析

采用VARS全局敏感性分析方法，基于MORRIS-ABE（平均绝对初级效应）、SOBOL-TO（方差基总阶效应）、IVARS50（多尺度集成变差函数）评估冰川模块参数敏感性。结果显示，冰川初始体积（Initial Glacier Volume）与度日因子（DDF）为最关键参数，显著影响径流模拟精度。

结论

气候变化驱动冰川质量变化并直接影响径流组成。本研究通过将冰川演化模型整合至HYDROTEL中，结合多步骤敏感性分析与参数率定，量化了UYW流域冰川融水对未来径流的贡献。结果表明：尽管冰川贡献比例下降，但升温与降水增加共同促使年径流总量上升，CMIP6模型较CMIP5展现出更高一致性，为冰川化流域的水资源适应性管理提供科学依据。