我国干旱区土壤温度和湿度参数化方案研究

由于我国北方干旱区的特殊地理和气候环境等因素影响，现有的陆表过程模式中土壤湿度和温度的模拟并不理想。本项目基于美国国家大气研究中心(NCAR)发展的通用陆表过程模式，针对我国北方地区干旱区下垫面的地表特征和结构特性，发展和改进模式土壤水热参数化方案：1）总结和借鉴以往我国及国际上在典型干旱区土壤温湿参数化方面所取得成果，取优劣汰，归纳出适合我国北方干旱区比较好地土壤湿度和温度的参数化方案，并引入到模式中；2）引入申请者早期提出的新的物理过程（主要是枯落物影响和降雨在土壤中下渗机制），改善原有公式，融入模式中，以期提高陆表过程模式的模拟性能；3）针对我国北方陆表过程变化的主要特征，利用新公式和新方案，改进原模式中参数化方案，并标定模式所需特征参数。最终目标是提供一个适合研究北方干旱区下垫面的土壤温度和湿度的合适方案，并用改进了的模式模拟土壤温度和湿度来研究我国北方地区干旱变化特征。

摘要.本项目主要是目的是改进复杂地形陆表过程模式模拟性能。为此，我们进行了一系列关于近地面气象水文数据整理与分析、模式性能评估、模式参数化改进等工作。通过本项目研究，我们得到一系列中国大陆上陆表过程模式所需的长时间尺度大气外强迫数据，模式所需的参数（包括：土壤质地、植被分类和覆盖度等），还有可以用来验证模式结果的资料（包括：土壤湿度、温度、河流流量、积雪覆盖度、湍流通量等等），为该工作的开展和以后后续研究提供数据保证。其次，我们从各个方面检验了陆表过程模式在中国区域的近地面水文和热力学方面的模拟能力，其中检验的变量包括：地表温度、近地面湍流通量、土壤湿度、积雪覆盖度、和河流经流的模拟。并且，对于模式的模拟性能，参数化的优缺点，以及外强迫资料的作用等方面做了充分的研究。最后，我们提出了一系列地表温度和湍流通量等方面的参数化方案，有效地改进了模式的模拟性能。本项目在执行过程中，我们也充分与国内外同行进行合作交流，多人次参加国内外相关学术会议，并在国际知名的地学杂志上发表了多篇高质量的文章。