青藏高原土壤湿度及其对中国夏季降水的影响研究

Soil moisture(SM) is an important parameter of hydrology，meteorology and climatology. The variation of SM in the Tibetan Plateau(TP) and its influence on summer precipitation of China has very important significance in global change research. Simulation of SM in the TP are mostly based on a single station, and the simulation time period is short, can not meet the needs of the climate change research. Also there is less research to discuss climate influence of SM in the whole TP of long period. In this project, the high spatial and temporal resolution meteorological data sets of China is used to drive the Community Land Model version 4.5(CLM4.5) , get a long time series (1981-2014) SM data sets. The resulting SM data sets are compared with the measured, reanalysis, satellite remote sensing inversion SM products. Climatology character of temporal and spatial variation of SM is analysed. The measured precipitation of China Meteorological Administration, reanalysis as geopotential height of NCEP, soil temperature, sensible heat, latent heat from simulation of CLM4.5 will be used. First the influence of spring SM over the TP on surface thermal condition is researched,then the influence of spring SM over the TP on circulation and summer precipitation is researched. The results of the research provide scientific reference for climate forecast of short period,disaster prevention and reduction.

土壤湿度是水文学和气象气候学中的一个重要参量，青藏高原土壤湿度的变化及其对中国夏季降水的影响对于全球变化研究具有非常重要的意义。目前在青藏高原的土壤湿度模拟研究大多基于单站，模拟时间短，也较少有研究从整个高原、较长时间尺度上讨论土壤湿度的气候效应。本项目采用中国区域高时空分辨率地面气象要素驱动数据集为驱动场，驱动陆面过程模式CLM4.5得到一套较长时间序列（1981-2014年）的土壤湿度数据集。将生成的数据集分别与台站实测、再分析、卫星遥感反演等多种土壤湿度产品进行对比分析。并分析高原土壤湿度时空变化的气候学特征。利用中国气象局的观测降水资料，NCAR/NCEP的位势高度场等再分析资料，以及CLM4.5模拟得到土壤温度、感热、潜热等陆面资料，首先分析高原春季土壤湿度异常对地表热力状况的影响，然后分析土壤湿度异常对大气环流及夏季降水的影响。研究成果为短期气候预测、防灾减灾提供科学参考。

土壤湿度是水文学和气象气候学中的一个重要参量，青藏高原土壤湿度的变化及其对中国夏季降水的影响对于全球变化研究具有非常重要的意义。目前在青藏高原的土壤湿度模拟研究大多基于单站，模拟时间短，也较少有研究从整个高原、较长时间尺度上讨论土壤湿度的气候效应。本项目采用CRUNCEP资料(0.5°x0.5°)为驱动场，驱动陆面过程模式CLM4.5得到一套较长时间序列（1981-2016年）的土壤湿度数据集。将生成的数据集分别与台站实测、再分析、卫星遥感反演等多种土壤湿度产品进行对比分析。结果表明CLM4.5模拟资料可以合理再现青藏高原地区土壤湿度的空间分布和长期变化趋势。而且基于多种卫星遥感资料建立的较高分辨率(0.1°x0.1°)的青藏高原地表数据更加细致的刻画了土壤湿度的空间变化；模拟结果显示近36年高原0～9.06cm和9.06～49.29cm层土壤湿度的时间变化和空间分布特征一致，从青藏高原的西北部向东南部逐渐增加，三江源湿地和高原东南部为土壤湿度的高值区，柴达木盆地和新疆塔里木盆地的沙漠地区为低值区，土壤湿度由浅层向深层增加。春季和冬季高原整体两层土壤湿度以增加趋势为主，夏季和秋季高原西北部土壤湿度以减少为主，东部地区除东南部边缘地区外均呈现增加趋势；高原5月不同地区、不同深度的土壤湿度记忆性不同，时间尺度在20~60天不等。5月土壤湿度的记忆性可能会对夏季7月的短期气候产生影响。应用SVD方法分析得出青藏高原地区5月不同地区、不同深度的土壤湿度与中国地区7月降水的相关特征不同。进一步得到高原土壤湿度影响中国夏季降水的机制，若青藏高原5月中南、北部表层土壤偏湿、西部偏干，则中南、北部地表温度偏低、潜热通量偏高、感热通量偏低、热力作用减弱，而西部与之相反，热力作用增强，致使南亚高压偏强、高压前沿偏东，西太副高强度偏小、位置偏东，我国雨带位置偏北，华南、华北地区降水偏多，长江中下游和东北地区降水偏少，反之亦然。研究成果为短期气候预测、防灾减灾提供科学参考。