全球岩石深度的空间估计与其在陆面模拟中的实现

The setting of the lower boundary is very important to land surface model. Because lacks of data, the existing land surface models have not used any observed and realistic rock depth to set the lower boundary, which reduces the performance of their simulation on water, energy and carbon cycles. This proposed research will establish a global depth to bedrock and depth to saprolite, and then implement them into land surface model. First, we will standardize and quality control collected data, and identify the depth to bedrock and depth to saprolite. Second, we will establish several spatial prediction models and compare them, and use the best one to estimate depth to bedrock and depth to saprolite for the whole world. Finally, we will improve the underground layer scheme of land surface model, set hydraulic and thermal parameters of bedrock and saprolite different from soil, and assess effects on the modeling results. It is expected that the performance of land surface model will be improved.

下边界的设定对陆面模式至关重要。因数据缺乏，现有的陆面模式尚未采用符合实际的观测的岩石深度作为其下边界，降低了其对水分、能量和碳循环的模拟性能。本申请将建立一套1公里分辨率的全球基岩深度和风化岩深度的数据集，并将其引入到陆面模式当中。首先，对搜集的观测数据进行整理和质量控制，并对基岩深度和风化岩深度进行识别。然后，基于水井和土壤剖面等观测数据和土壤、气候、地形、地质、土地覆盖和土地利用等环境协变量，建立多个空间预测模型并进行比较，用其中最好的模型估计全球基岩深度和风化岩深度。最后，改进陆面模式的地下分层方案，对基岩和风化岩设定不同于土壤的水力和热力参数，评估其对模拟结果的影响，以期改进陆面模式。

下边界的设定对陆面模式至关重要。因数据缺乏,现有的陆面模式尚未采用符合实际的观测的岩石深度作为其下边界,降低了其对水分、能量和碳循环的模拟性能。本研究建立了一套250米分辨率的全球基岩深度和100米分辨率的中国基岩深度的数据集,并将其引入到陆面模式当中。首先,对搜集的观测数据进行整理和质量控制,并对基岩深度和风化岩深度进行识别。然后,基于水井和土壤剖面等观测数据和土壤、气候、地形、地质、土地覆盖和土地利用等环境协变量,建立多个空间预测模型并进行比较,采用集合预报模型估计全球和中国基岩深度。对于中国，我们还估计了基岩深度的不确定性空间分布，为模式的不确定性分析提供了基础。最后,改进陆面模式的地下分层方案,对基岩设定不同于土壤的水力和热力参数,评估其对模拟结果的影响,改进了陆面模式。另外，基岩深度作为地球关键带的下边界，对地学相关研究和应用具有重要意义。