北京大学陆面过程模式PKULM(Peking University Land Model)介绍及检验

• 作者: Prabhakar Clement 候旭宏 刘振鑫 刘树华 李源 王姝 缪育聪 赵靖川 郑辉
• 来源期刊: 地球物理学报
• 学科: 地球科学
• 关键词: 陆面过程模式 地表能量平衡 土壤湿度 气孔导度
• 年，卷（期）: 2016,（1）
• 所属期刊栏目: 空间物理学·大气物理学·重力与大地测量学
• 页码范围: 79-92
• 页数: 14页
• 分类号: P404
• 语种: 中文
• DOI: 10.6038/cjg20160107

摘要

陆面过程模式是气候模式和天气模式的核心组成部分之一.在土壤-植被-大气耦合模式(Soil-PlantAtmosphere Model,SPAM)的基础上,发展了新一代北京大学陆面过程模式PKULM (Peking University Land Model).本文首先介绍了PKULM的辐射传输、湍流输送、光合作用、土壤水热输送等过程的参数化方案;采用隐式迭代计算框架,发展并应用了一个快速的线性方程组求解算法,提高了模式计算稳定性;提出并使用了二分搜索算法计算气孔阻抗,避免了CLM(Community Land Model)等使用的迭代方法在干旱区不稳定的情况,提高了模式的适用性;采用水势为基础的土壤水分扩散方程,使模式能够模拟土壤饱和区的水分输送过程,为进一步与水文过程模式耦合奠定了基础;还发展了一个地表积水与径流过程的机理模型,提高了模式对地表水分平衡过程的模拟能力;最后,使用“中国西北干旱区陆-气相互作用观测试验”平凉站的资料对模式进行了检验并与NOAH(National Center for Environmental Prediction,Oregon State University,Air Force,and Hydrology Lab model)陆面过程模式的模拟结果进行了比较,结果表明PKULM能够较好地模拟西北半干旱区农田下垫面地气交换过程.