地下水位动态变化对区域气候影响的数值模拟
地下水是水循环的一个重要组成部分,大尺度地下水埋深的变化能引起土壤含水量以及土壤和近地面大气间能量和水分的交换，从而影响气候。本研究将一个地下水模型与区域气候模式RegCM3耦合，探讨地下水位动态变化对区域气候模拟的影响。利用该耦合模式RegCM3_GW和原模式RegCM3针对东亚地区所进行的2000年夏季积分实验表明，区域气候模式中加入地下水位的动态变化能通过饱和区和非饱和区土壤水的相互作用改变土壤湿度的垂直廓线，并影响潜热和感热等陆面通量，进一步影响边界层的结构，而且通过大气的平流作用影响其它地区的能量和水汽。考虑地下水位动态变化的RegCM3_GW相对于RegCM3在华北地区(32～38°N,112～120°E)模拟的土壤湿度变湿、土壤温度变低，蒸散发量和云量增加，感热变小。尽管云量增加导致土壤吸收的净短波辐射减少，但其减少程度不如水汽增加、发射率减小导致的向外净长波辐射减少。因此在该地区RegCM3_GW模拟的净辐射比RegCM3要大，为边界层的变热变湿提供更多能量并形成更浅的边界层，增加了对流不稳定，使得该区域模拟的对流降水增大。另一方面，土壤温度变低导致低层大气温度变低以及降水凝结潜热释放导致上层大气温度变高引起大气热力性质的变化，进而引起环流场变化，导致由华北向北面和东面输送的水汽明显减少，与此相应的是在东北地区(42～48°N,115～125°E)RegCM3_GW尽管模拟的蒸散发略有增加，但由于水汽辐合量明显减少导致模拟的总降水量减少，长江流域也有类似结果。以上结果表明在地下水埋深较浅的半干旱地区，区域气候模式中考虑地下水引起蒸散发的变化与对流降水存在正反馈机制，而在湿润地区以及埋深较深的半干旱区降水的变化更多依赖与大尺度水汽辐合的变化。
区域气候 陆气相互作用 边界层 地下水 数值模拟
谢正辉 袁星 郑婧
中国科学院大气物理研究所,北京,100029
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2007-11-22（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）