Zhuotong Nan's research group
基于最新的耦合模式比较计划第六阶段（CMIP6）多模式和多情景的气候输出，利用改进的Noah LSM建模预估了不同共享社会经济路径情景下21世纪青藏高原多年冻土分布及热状况的时空变化。研究表明，青藏高原大部分多年冻土将在21世纪后期发生显著退化，其中三江源地区是未来多年冻土退化的关键区域，其多年冻土极其脆弱，退化发生的最早、亦最严重。该成果近期发表在《Earth's Future》上。自行修改的模型代码与EF论文一起公开发布。
对流传热是控制多年冻土活动层热量交换的重要过程之一，然而对于该过程如何影响多年冻土活动层的热状况尚不清晰。PermaLab团队基于一个耦合了对流传热过程的同步水热耦合模型SHAW，分别构建了充分考虑、部分考虑和完全不考虑对流传热的情景。通过开展情景间的数值模拟与对比，分别量化了地表下渗的对流热和土壤内部水量交换的对流热对活动层热状况的影响。成果发表在The Cryosphere上。
在陆面过程模型的应用中，偏微分方程（热传导方程、土壤水运动方程）的求解前所需给定初始条件主要通过预热（spin-up）得到。我们选用改进的Noah LSM，设计数值实验来评估组成预热策略的预热时长（total spin-up length）和循环年份（cycling scheme）对青藏高原区域多年冻土变化模拟的影响。结果表明不同预热策略的使用会对结果带来极大的不确定性。我们推荐使用可用驱动数据的最初5至10年至少循环500年以预热应用在青藏高原冻土建模的Noah LSM。该工作近期发表在JAMES上。
博士生张国飞作为第一作者，南卓铜教授为通讯作者，在地球科学领域知名期刊《Journal of Geophysical Research: Atmospheres》上发表题为 “Isolating the contributions of seasonal climate warming to permafrost thermal responses over the Qinghai-Tibet Plateau” 的研究论文，通过情景实验，全面评估了季节性气候变暖对多年冻土的影响，量化了冬季气候变暖和夏季气候变暖对多年冻土热状况的单独贡献，该研究是继先前GRL工作的深入和补充。
分位数校正方法(Q-Q)是被广泛应用的将粗分辨率GCM/RCM预测结果校正到站点尺度的统计方法。本文为证实该方法在青藏高原上的适用性，利用36个站点，结合两个GCM（EC-Earth 3和MPI-ESM1.2-HR），在五个逐月变量（降水、气温、相对湿度、风速、气压）上对Q-Q方法进行综合的评估。结果表明：Q-Q方法对于青藏高原上气候要素逐月模拟值的降尺度具有适用性，其中气压的降尺度校正具有最高的准确性。该工作发表“Atmosphere”期刊上。第一作者是实验室大三学生。
20世纪90年代中期以来，青藏高原（QTP）经历了明显的变暖和变湿。QTP的变湿改变了多年冻土区的水热特性，不可避免地影响了多年冻土区的热动力学。这就引发了一个重要的科学问题：变暖与变湿是如何共同影响QTP多年冻土热动力学，以及在这种暖湿背景下变暖与变湿的单独作用又是如何？针对上述科学问题，我们以数值实验为手段，定量研究了气候变暖与变湿对多年冻土热状况的影响。该研究为理解多年冻土对气候变暖和变湿的响应提供了新的视角。论文发表在EPSL期刊上。
针对微波遥感土壤水分在高寒山区的降尺度问题，实验室团队重新推导并验证了一种半物理降尺度的方法，并将该方法拓展到了高寒山区。运用基于水动力学建立的Mualem-van Genuchten (MvG)模型估算遥感土壤水分数据的亚网格标准差，通过建立标准化土壤水分与标准化表观热惯量（Apparent thermal inertia, ATI）之间的统计关系，对粗分辨率的遥感土壤水分数据的降尺度。论文已经发表在“Remote Sensing”期刊上。
MODIS地表温度数据存在严重缺失，目前已有插值方法大多不能有效解决大范围缺值的情形。针对这个问题，PermaLab团队最近提出了一种地表温度插值算法，以待插影像的多幅时间上邻近的影像作为参考影像，基于经验正交函数插值方法（DINEOF）与贝叶斯数据融合方法得到缺失数据的等效晴空温度（Clear-sky equivalent LST）。 论文发表在 IEEE J-STARTS期刊。论文PDF可从期刊官网自由下载。
针对大区域（如青藏高原）由于数据和参数的缺乏，多年冻土分布制图不理想的问题，南卓铜教授团队提出一种新的制图方法(FROSTNUM/COP)，允许使用有较高精度的调查区（位于研究区内或研究区周边且对研究区有代表性）冻土分布图和卫星遥感地表温度数据作为输入，利用半物理地面冻结数模型，实现大区域冻土分布的高精度制图。在青藏高原改则区的评估结果表明该方法可以取得满意的制图精度。
由程国栋院士、李新等著，南卓铜教授参与撰写的《黑河流域模型集成》近日由科学出版社出版。《黑河流域模型集成》是国家自然科学基金委重大研究计划“黑河流域生态—水文—过程集成研究”的重要成果之一。南卓铜教授参与撰写该书第2章：集成建模环境。