Schéma de principe du modèle terrestre CAS-LSM avec écoulement latéral des eaux souterraines (GLF), l'utilisation humaine de l'eau (HWR) et les fronts de gel-dégel du sol (FTF). Le principal processus de calcul dans CAS-LSM et son couplage avec GLF, HWR et FTF :le contenu de la case en pointillés noirs affiche le processus de calcul principal dans CAS-LSM ; les détails dans la boîte en pointillés bleus montrent comment le schéma des FTF est couplé avec le module de température du sol ; les détails dans la case orange en pointillés montrent comment les schémas de GLF et HWR sont couplés avec le module d'hydrologie des sols. Crédit :XIE ZHENGHUI
Régulation humaine de l'eau, l'écoulement latéral des eaux souterraines et le mouvement des fronts de gel et de dégel du sol affectent les processus hydriques et thermiques, ainsi que les échanges d'énergie et d'eau entre la surface terrestre et l'atmosphère. Une représentation raisonnable de ces processus dans les modèles de surface terrestre est très importante pour améliorer la compréhension des processus éco-hydrologiques terrestres et des interactions terre-atmosphère.
Récemment, scientifiques de l'institut CAS, Xie Zhenghui, Zeng Yujin, Liu Shuang et leurs co-auteurs du LASG/Institute of Atmospheric Physics ont incorporé de manière synchrone les schémas de régulation anthropique de l'eau, l'écoulement latéral des eaux souterraines et le mouvement des fronts de gel et de dégel du sol dans un modèle de surface terrestre, qui est alors nommé le modèle de surface terrestre pour l'Académie chinoise des sciences (CAS-LSM). Pendant ce temps, ils ont conçu et mis en œuvre les schémas décrivant la conversion de la résolution du modèle entre le module d'écoulement des eaux souterraines et le modèle de surface terrestre simulant en parallèle l'écoulement des eaux souterraines à grande échelle et à haute résolution et ses impacts.
Des simulations utilisant CAS-LSM ont été menées pour le bassin de la rivière Heihe en Chine et dans le monde, respectivement, étudier les impacts de la régulation anthropique de l'eau et de l'écoulement latéral des eaux souterraines sur les processus terrestres et la réponse des sols gelés au changement climatique. Par rapport aux observations, CAS-LSM a reproduit les distributions des eaux souterraines, l'évapotranspiration et le pergélisol raisonnablement, et bien adapté aux changements temporels de la température du sol, les flux de chaleur et les fronts de gel et de dégel du sol. Les résultats montrent que l'utilisation de l'eau a augmenté le flux de chaleur latente et réduit le flux de chaleur sensible, échange net de l'écosystème et recharge du débit vers une région éco-fragile, et l'épaisseur de la couche active a augmenté de 8,63 mm/an pour le pergélisol dans le bassin de la rivière Heihe. L'écoulement latéral global des eaux souterraines a considérablement modifié les modèles d'équilibre de la nappe phréatique en Afrique du Nord, la péninsule arabique, Asie centrale et Australie méridionale, approfondir les nappes phréatiques de plus de 6 m. Les résultats suggèrent que CAS-LSM est un outil potentiel pour étudier les processus de surface terrestre.
Validations pour l'évapotranspiration, flux de chaleur, eaux souterraines, sol gelé et stockage total d'eau. Crédit :XIE ZHENGHUI
