通用土壤-雪盖耦合模型的改进和与SSiB和WRF-SSiB模型的耦合研究

The aim of the Youth Fund project to develop a new uniform soil model which is suitable for unfrozen soil and frozen soil, and to design the corresponding effective numerical scheme, have been finished through efforts from all participants. Further, the soil model has been coupled with the improved snow model (SAST) to develop the coupled soil-snow water and energy transferring model (CSSM). In the two years of project implemented, the leader published 2 papers in the international SCI magazines and the both of impact factors are above 3. Also, the leader orally presented the related research work in the EGU and AOGS meeting and received the good appraisal. Based on the finished work, applicant hope to continue doing following works: 1) coupled SNICAR model with the CSSM, which is able to model the snow albedo and radiative transfer under consideration of Black soot; 2) coupled developed CSSM to SSiB-3 and WRF-SSiB.

通过项目所有参与人的共同努力，目前已基本完成青年基金项目制定的目标，发展了一个适用于冻土和非冻土的通用土壤模型，设计了相应的数值求解方案。并与多层雪盖模型(SAST)耦合，特别是针对薄雪发展出合适地处理冻土和雪盖不同冻融历程的有效求解方案。最终形成冰雪圈中通用土壤-雪盖水热传输耦合模型（Coupled Soil-Snow Model-CSSM）。项目实施的两年内，负责人发表文章四篇，其中以第一作者身份发表的两篇均刊登在国际知名SCI杂志上，影响因子达到3以上。基于已取得的成果，并根据目前国际上有关冰冻圈模型研究的最新进展，申请人希望继续开展以下两方面的工作：1）发展考虑气溶胶粒子对雪盖反照率和内部辐射传输影响的CSSM；2）将改进后的土壤-雪盖耦合模型进一步与知名陆面过程模型（SSiB）耦合，并进一步将其耦合进WRF-SSiB区域气候模式中，提高SSiB及WRF对于冰冻圈下垫面的模拟能力。

通过本项目负责人和参与人的共同努力，搜集了供雪盖及土壤模型研究用的观测资料集，解决了关键的科学问题，已基本完成项目预期制定的目标。即在已有青年基金发展的土壤-雪盖耦合模型（CSSM）基础上，发展了与CSSM 相适应的、能刻画气溶胶粒子对雪盖反照率和其内部辐射传输影响的参数化方案，并与CSSM实现有效耦合，形成功能更完备的新型土壤-雪盖耦合模型。且此新型土壤-雪盖耦合模型与国际先进的陆面过程模型(SSiB-3)和区域气候模型WRF进行了耦合，为陆面过程模型及气候研究提供更真实、合理的土壤-雪盖水热耦合传输方案。具体地：（1）在CSSM 模型基础上，借鉴SNICAR (Snow,Ice,and Aerosol Radiative Model) 模型，发展出了能刻画气溶胶粒子对雪盖反照率和其内部辐射传输影响的土壤-雪盖耦合模型物理方案和合适的计算求解方案；（2）项目负责人与美国UCLA（University of California, Los Angeles）地理系和大气科学海洋系的Xue Yongkang 教授合作，解决了新型土壤-雪盖耦合模型与SSiB3模型进行耦合时遇到的数值解法难题，成功地将发展出的新型土壤-雪盖耦合模型替换SSiB3 中原有的土壤-雪盖模块，发展出有效处理冻土-雪盖-植被相耦合的计算方案，并研究了相应的行之有效的数值求解方法；（3）将（2）中改进后的SSiB-3 模型耦合到WRF 区域气候模型中。这一工作将为更好研究全球和青藏高原陆气相互作用打下基础，也能为陆面过程模型的进一步发展、为进一步研究青藏高原陆气相互作用和东亚乃至全球的气候变化研究做出贡献。项目实施的四年内，共发表文章五篇，其中SCI 杂志两篇。此外目前有两篇处于已投稿在审状态。