基于CLDAS强迫CLM3.5模式的新疆区域土壤温度陆面过程模拟及验证

• 作者: 刘志辉 刘时银 孟现勇 师春香 王浩 陈曦 龚伟伟
• 来源期刊: 生态学报
• 关键词: 土壤温度 CLM3.5 CLDAS 空间变化 模型验证
• 年，卷（期）: 2017,（3）
• 页码范围: 979-995
• 页数: 17页
• 语种: 中文
• DOI: 10.5846/stxb201508171717

摘要

利用中国气象局国家气象信息中心研发的中国气象局陆面数据同化系统(China Meteorological Administration Land Data Assimilation System,CLDAS)大气近地面强迫资料,驱动美国国家大气研究中心公用陆面模式(Community Land Model,CLM3.5),对中国新疆地区土壤温度时空分布进行逐小时Off-line模拟(模拟时段为2009-2012年);利用国家土壤温度自动站(新疆区域105站点)数据验证CLDAS驱动场强迫下的CLM3.5模式在中国新疆地区3个土壤层(5cm、20cm和80cm)的土壤温度模拟能力.研究发现:在月变化方面,第1层(5cm)土壤温度模拟与实测值差异最大,在每年7月最大差异达5k左右;第2层(20cm)在每年7月达最大差异(3k左右),而第3层(80cm)在每年7月均模拟的很好.造成这种现象的原因可能因为新疆地区7月前后浅层土壤温度变化剧烈,温度白天最高可达300K以上,昼夜温差大,导致模式不能很好抓住浅层土壤温度的变化趋势.研究还发现,在80cm土壤深度,模式在1月、12月的模拟结果均较前两层差.在日变化方面,研究发现:较浅的两层(5cm和20cm)土壤温度模拟值在夏季和秋季均较差.与月变化模拟结果类似的是,80cm土壤层日变化在1、12月模拟较差,然而在其他时段却模拟的很好.在小时变化方面,分析发现:第1层土壤(5cm)模拟结果在每年的1-4月及9-11月的全天(即24 h),模式也会有不同的偏差:其中,在03UTC-21UTC之间主要表现为模式结果比观测结果偏高,而在日内21UTC-00UTC主要表现为模拟结果偏小.在每年的5-8月,全天模拟值都偏小,其中在09UTC达当日最大值.而距离第2层(20cm)处的土壤温度模拟值在大部分月份都偏差较小(-1K至1k之间),并在日内12UTC偏差达到当日最大值.研究发现,在土壤20cm处,模式模拟的最大值较观测值提前,而第3层(80cm)的土壤温度基本不受日内变化影响,表现较为平稳.造成这种影响的原因可能是因为新疆地区5-8月、9-11月为昼夜温差大,深层土壤温度较浅层土壤温度温差变化小,这也造成了模式对于浅层土壤模拟较深层差的主要原因.总体研究表明:CLDAS驱动场强迫下的CLM3.5模式可较为精确的模拟中国新疆地区多年平均土壤温度时空分布,并较为准确的反映中国新疆地区土壤温度的小时、日、月及年际的变化规律.模式浅温度模拟不好的原因可能与模式参数化方案及地表参数有关,后期将继续修正该问题.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	王浩		395	9729	53.0	84.0
2	陈曦	中国科学院新疆生态与地理研究所	248	4761	35.0	57.0
3	刘志辉	新疆大学干旱生态环境研究所	131	1298	20.0	28.0
4	刘时银	中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冰冻圈科学国家重点实验室	109	4356	37.0	63.0
5	师春香		9	132	5.0	9.0
6	孟现勇		12	120	7.0	10.0
7	龚伟伟		1	10	1.0	1.0