一种新的区域大气－水文耦合模式RIEMS-TOPX构建及其应用

本项目拟借助TOPMODEL基于地形的变源产流概念（TOP）和新安江模型的水量平衡思想（X），构建一个简单高效、同时又能考虑关键参数尺度转换机制、较好描述二维陆面水文过程的大尺度水文模型TOPX，并实现其与RIEMS区域气候模式的双向紧密耦合。在我国北方半干旱的老哈河流域和南方湿润的汉江流域分别进行模型参数率定和在线数值模拟，对比和检验在不同气候条件下模型的适用能力，以提高大气－水文耦合模式在区域尺度上对径流量的数值模拟能力和水文水资源的定量评估效果。 .新模式RIEMS-TOPX将是一个具有我国自主知识产权的区域大气－水文耦合数值模拟系统，该模式不仅能够提高气候模式本身对陆面水文过程变化的模拟能力，还将有利于在区域尺度上揭示大气-生态-水文-环境之间的相互作用和影响机制，为我国所处的东亚季风区域的极端气候变化事件、大尺度流域的水资源管理和预测提供可靠的科学依据。

本项目执行期（2010年1月~2012年12月）三年中，项目组紧紧围绕研究目标并严格按照研究内容开展大气-水文耦合模式模拟研究。基于现行的多流向算法，提出了一种新的地形指数算法（NMFD），并在此基础上制定了区域尺度下地形指数尺度转换方案。基于改进型SIMTOP参数化径流方案和新安江模型的三层土壤水量平衡计算方法，构建了一个输入数据和率定参数较少、同时具有地形指数尺度转换机制、较好描述二维水文过程的简单高效的大尺度水文模型TOPX，并将其与区域环境系统集成模式RIEMS紧密耦合，以增强区域气候模式对大尺度流域径流量的定量数值模拟能力。TOPX模型在酉水河流域的离线测试表明：该模型对小尺度流域的径流量模拟精度较高，能够较好地描述流域水文变化过程；同时，该模型在大尺度上具有较强的分布式模拟能力，能够捕捉陆面水文过程的主要特征和时空演变特点。TOPX与RIEMS的耦合模式在泾河流域进行了在线测试，借助TOPX模型中的地形指数降尺度转换和水文过程产汇流机制，耦合模式实现了利用区域气候模式模拟的气象资料来驱动水文模型进行大尺度流域日径流量的模拟，研究结果表明：区域气候模式RIEMS模拟的降水时空分布数据的精度是影响耦合模式对径流量模拟效果的关键因素。鉴于目前区域气候模式对降水模拟精度不足，研究进一步对两种主流多卫星遥感降水反演进行了流域尺度上的水文精度评估，分析探讨了卫星降水在水文过程模拟与预测中的可行性。. 在本国家自然科学基金青年项目资助下，研究组共发表SCI论文6篇（其中WRR、JGR等领域顶级期刊2篇），EI论文3篇，中文核心刊物2篇，申请专利1项，获省部级个人奖1项，项目主持人由资助前讲师破格为教授/博士生导师，获江苏省高校“青蓝工程”中青年学术带头人等。综上所述，研究组超额完成了项目规定的各项考核指标，项目执行情况优秀。