Drivers of spatiotemporal patterns of surface water inputs in a catchment at the rain-snow transition zone of the water-limited western United States
Drivers of spatiotemporal patterns of surface water inputs in a catchment at the rain-snow transition zone of the water-limited western United States
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美国西部水资源有限的雨雪过渡区流域地表水输入时空模式的驱动因素
DOI：
10.1016/j.jhydrol.2022.128699
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发表时间：
2023
影响因子：
6.4
通讯作者：
Link, T.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Hale, K.;Kiewiet, L.;Trujillo, E.;Krohe, C.;Hedrick, A.;Marks, D.;Kormos, P.;Havens, S.;McNamara, J.;Link, T.
降雨和融雪的时空动态（即，地表水输入，SWI）控制土壤水分，地下水补给，并在年度，季节和事件尺度的径流。在雨雪过渡区，包括美国西部山区的很大一部分，有有限的了解时空SWI动态的敏感性，水文变水年（WYs）。我们模拟了降雨和积雪动态在一个小河源集水区（1.8平方公里）跨越雨雪过渡在美国西南部爱达荷州，两个水文不同的WYs（2011年和2014年）。在湿WY 2011年和干WY 2014年，总降水量驱动了年SWI的空间变异。雪堆产生的SWI（901-2080 mm）大于高海拔冲刷区（442-640 mm），而高海拔冲刷区产生的SWI小于中海拔非雪堆位置（452-784 mm）。季节性，能量通量差异最大的融雪期，在较低的海拔和朝南的斜坡较高的净辐射驱动SWI生产。在雨-雪（ROS）事件尺度上，较高的海拔和朝北的斜坡产生了15- 20%的年SWI，主要是由于较高的湍流通量。最富有成效的ROS事件发生在峰值雪水当量（SWE），当降雨落在成熟的积雪。雪漂移的位置不太容易融化ROS事件，抵消了较大的冷含量和积雪质量。因此，流域水资源取决于SWI的大小，位置和时间，这是缓和漂移持续性在所有的时间尺度。随着气候变暖，SWI时空分布的变化预计在该地区的降雪量和降雪量再分布的下降。
Spatial and temporal dynamics of rainfall and snowmelt (i.e., surface water inputs, SWI) control soil moisture, groundwater recharge, and streamflow at annual, seasonal, and event scales. In the rain-snow transition zone, comprising a large portion of the mountainous western United States, there is limited understanding of the sensitivity of spatiotemporal SWI dynamics across hydrologically variable water years (WYs). We modeled rainfall and snowpack dynamics in a small headwater catchment (1.8 km2) spanning the rain-snow transition in southwestern Idaho, USA, for two hydrologically distinct WYs (2011 and 2014). In wet WY 2011 and dry WY 2014, total precipitation drove spatial variability in annual SWI. Snow drifts generated more SWI (901–2080 mm) than high-elevation scour zones (442–640 mm), which generated less SWI than mid-elevation, non-drift locations (452–784 mm). Seasonally, energy fluxes differed most during the snowmelt period, where higher net radiation at lower elevations and south-facing slopes drove SWI production. At the rain-on-snow (ROS) event scale, higher elevations and north-facing slopes generated 15–20 % of annual SWI, due mainly to higher turbulent fluxes. The most productive ROS events occurred after peak snow water equivalent (SWE), when rainfall fell onto ripe snowpacks. Snow drift locations were less susceptible to melt during ROS events, offset by the larger cold content and snowpack mass. Thus, catchment water resources depend on SWI magnitude, location, and timing, which are moderated by drift persistence at all temporal scales. As the climate warms, shifts in spatiotemporal SWI distribution are expected with declines in snowfall and snowfall redistribution in this area.
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