182 / 2026-02-27 15:48:56

一个统一的冰盖度日模型和表面能量平衡模型框架

度日模型,表面能量平衡,地球系统模式,表面融化

主题1 天气、气候、全球变化、行星大气 > 专题1.1 地球系统模式与模拟

在全球变暖背景下，精确模拟冰盖消融是地球系统模式（ESM）的关键任务。然而，现有的消融方案长期受限于两种范式的割裂：一是物理严谨但计算开销巨大的表面能量平衡（SEB）模型，二是计算高效但缺乏物理基础的经验度日（PDD）模型。本研究通过引入“潜温”（Latent Temperature）这一新型状态变量，构建了统一上述两种范式的理论框架。利用最优传输理论，我们将相变过程建模为受限状态空间中的能量输运问题，证明了消融潜热与潜温轨迹的 Wasserstein-1 距离成正比。该框架基于第一性原理严格推导出了 PDD 缩放定律，揭示了度日因子（Degree-day factor）本质上是受大气湍流与辐射效率调控的物理传输系数。数值验证表明，该理论预测的参数与多项冰川观测结果高度一致，为 ESM 研发物理一致且计算高效的消融组件提供了理论依据。