气候模式中积雪参数化方案的改进与积雪气候效应的数值模拟研究

季节性雪盖作为一种具有较长"记忆"的物理因子被尝试用于我国的短期气候预测，但是其中的物理机制尚不十分清楚而难于在实际预测业务中得到有效应用。作为积雪气候效应研究的重要手段，数值模拟存在诸多不确定性，原因之一是陆面模式对积雪内部水、热物理过程的描述不完备，更主要的原因是把积雪模型用于气候模式（GCM）时，对模式网格内积雪覆盖率的参数化存在较大误差。这些误差直接影响到对积雪面积季节变化、年际变化的模拟，从而影响到GCM对雪盖下面土壤温度、湿度以及对后期气候的模拟。本项目拟收集整理高分辨率的积雪观测资料作为参考，利用国际先进的陆面模式CLM3进行数值试验以修订积雪覆盖率参数化方案，从而改进GCM对积雪面积的模拟。在此基础上，利用性能良好的陆-气耦合模式探讨积雪-土壤湿度-大气环流的联系机制，为将积雪因子有效地应用于短期气候预测提供参考，为减少气候变化研究中的不确定性做尝试。

季节性雪盖因为具有较长的"记忆"被尝试用于我国的短期气候预测，但是其中的物理机制尚不十分清楚，因而难于在实际的预测业务中得到有效应用。作为积雪气候效应研究的重要手段，数值模拟存在诸多不确定性，原因之一是陆面模式对积雪表面反照率的描述不准确，另外，模式网格内积雪覆盖率的参数化也存在较大误差。这些误差直接影响到对积雪面积季节变化、年际变化的模拟，从而影响到气候模式（GCM）对雪盖下面土壤温度、湿度以及对后期气候的模拟。本项目收集整理了高分辨率的积雪覆盖率观测资料，利用高分辨率地形高程DEM生成了地形坡度和坡向数据；利用国际先进的陆面模式CLM3进行了一系列数值试验，通过加大雪龄因子衰减系数以减小CLM3模拟积雪反照率随时间减小偏慢的误差；通过整合多种积雪覆盖率参数化方案，并引入地形朝向因子以改进CLM3单纯依赖全球均一的裸土粗糙度来模拟地面积雪覆盖率的方案；利用土壤水势与温度、土壤水势和液态水含量的函数关系得到依赖于土质和液态水含量的土壤冻融的临界温度判据，改进了CLM3中0C结冰的常数假定。以上研究结果对改进积雪方案和陆面模式以及加深陆-气相互作用的认识有一定参考意义。