用于陆面模拟的中国土壤水力参数集的建立

Quantitative knowledge of the unsaturated soil hydraulic properties is very important to the hydrology and climate modeling in land surface models. A China dataset of soil hydraulic parameters that are commonly required by regional land surface modeling will be developed by employing PTFs in this project. The input of PTFs will be our newly created soil characteristic dataset of China, including sand, silt and clay content, bulk density and soil organic matter. This dataset is derived by the soil type linkage method based on the Soil Map of China and soil profiles from the Second National Soil Survey. Several PTFs will be selected to estimate soil hydraulic parameters. The dataset will include the parameters of the soil water retention curve and soil hydraulic conductivity of two systems: Clapp and Hornberger (1978) and van Genuchten (1980), and the soil water contents at soil suctions of 33 and 1,500 kPa (approximately field water capacity and permanent wilting point, respectively). To capture the vertical and horizontal variation of soil hydraulic properties, the dataset will be standardized into seven vertical layers of the soil profile, and 1km x 1km geographic spatial resolution. This dataset will improve the hydrometerologic modeling of China region.

土壤水力属性的定量化信息对陆面模型中的水文气象模拟十分重要。本项目使用土壤转换函数发展一套适用于陆面过程模式的中国区域土壤水力参数集。土壤转换函数的输入数据包括砂粒、粉粒和粘粒含量、容重和有机质含量等；输入数据基于第二次全国土壤普查的中国土壤图和土壤剖面，使用土壤类型连接法而得。优选多种土壤转换函数利用上述基础土壤数据估计土壤水力参数。该参数集包括Clapp and Hornberger和van Genuchten两个体系的土壤水分特征曲线参数和土壤导水率，以及田间持水量和永久凋萎点。为反映土壤水力属性的水平和垂直变化，参数集包含七个标准土层，其空间分辨率为1公里。这一参数集将促进中国区域的水文气象模拟效果的提高。

陆面过程模式在模拟水文气象时需要有合理的径流和能量水分通量，而对土壤水分的合理描述是其先决条件。土壤水分平衡通过理查德方程来描述。该方程需要有对应的参数来提供对土壤水力属性的准确描述：对于田间尺度，需要参数在土壤剖面不同土层的垂直变化；对于区域或全球尺度，还需要有参数的地理水平变化。一套能反映垂直和水平变化的土壤水力参数集对陆面模式的水文模拟具有重要意义。本项目研究使用土壤转换函数（Pedotransfer function，PTF）为陆面模拟发展一套中国区域的土壤水力参数集。这一参数集包含使用最多的由Clapp and Hornberger (1978)，van Genuchten(1980)和Mualem(1976)提出的土壤水压头和导水率经验函数的参数，以及土壤吸力为33kPa 和1500kPa 时的土壤水分含量（分别接近于田间持水量和永久凋萎点）。本项目在项目计划书针对中国区域的研究扩展到了全世界，重要研究成果包括中国和基础土壤属性数据集、中国和世界的土壤水力参数集。另外还进行了与本项目紧密相关的两项研究，即土壤粒径分布模型的比较研究和中国土地利用与土壤多样性。本项目的成果将推动世界和中国区域的水文气象模拟的发展。