在全球氣候變化背景下，準確預測多年凍土區的土壤水分，對保障生態安全和重大工程穩定至關(guan) 重要。近日，我國科研團隊研發出一種融合模型與(yu) 智能算法的“高精度導航”方法，顯著提升了東(dong) 北多年凍土區土壤水分的模擬預測能力，其研究成果於(yu) 3月22日發表在國際知名期刊《水文學：區域研究》上。

 東(dong) 北多年凍土區是重要的生態屏障，但該區域土壤水分的精確監測和模擬一直麵臨(lin) 挑戰。複雜的凍融過程、茂密植被和厚層有機質，使得傳(chuan) 統站點觀測和衛星遙感均難以準確反映實際情況。

 為(wei) 攻克難題，東(dong) 北林業(ye) 大學單煒教授團隊以“Noah-MP”陸麵過程模型為(wei) 基礎，首次係統性地為(wei) 其優(you) 化了針對東(dong) 北凍土環境的十餘(yu) 種關(guan) 鍵物理參數方案，使模型能更準確地“理解”凍土的特殊水熱行為(wei) 。

 團隊的核心創新在於(yu) 引入了“數據同化”技術，為(wei) 模型裝上“實時智能糾錯係統”。該係統利用集合卡爾曼濾波等多種算法，持續將地麵和衛星觀測的真實數據與(yu) 模型模擬進行融合比對，動態修正預測軌跡，從(cong) 而大幅減少誤差。

 研究表明，這套優(you) 化方案效果顯著。改進後的模型將土壤凍結深度的模擬誤差減少了約0.09米，在0-100厘米關(guan) 鍵土層的土壤水分模擬誤差降低了20%至50%。其中，擴展卡爾曼濾波算法表現最優(you) ，顯著提升了以往最薄弱的寒冷季節模擬能力。

 這項研究的價(jia) 值遠不止於(yu) 學術論文。單煒教授表示，精確的土壤水分信息是理解凍土退化與(yu) 生態反饋的關(guan) 鍵，同時能為(wei) “中蒙俄經濟走廊”穿越凍土區的公路、鐵路、管線等重大基礎設施，提供路基水分和溫度變化的準確預測，對預警融沉、凍脹災害，保障工程全生命周期安全具有不可替代的科技支撐作用。

 “我們(men) 的目標是為(wei) 這片對氣候變化極為(wei) 敏感的區域，建立一個(ge) 更可靠的‘預警係統’。”單煒教授表示。該研究標誌著我國在寒區水文學與(yu) 陸地過程模擬領域取得了新的重要進展。