基于CLDAS强迫CLM3.5模式的中国新疆区域陆面过程模拟验证及分析
本文利用中国气象局国家气象信息中心研发的CMA 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(NCAR)系列通用陆面模式(CLM3.5),对中国新疆地区地表土壤温度时空变化过程进行逐小时off-line模拟(模拟时段为2009年-2013年);利用全国土壤温度自动站(新疆区域105站点)数据验证了CLM3.5模式在中国新疆地区三个土壤层(5cm、20cm和80cm)土壤温度的模拟能力.研究发现:在月变化方面,地表层(5cm)土壤温度模拟与实测值差异最大,在每年的7月最大差异(5k左右);第二层20cm层在每年7月达最大差异(3k左右),而第三层(80cm)在这每年7月却模拟的很好.造成这种现象的原因可能是因为在新疆地区7月前后地面温度变化剧烈,温度白天最高可达30度以上,而昼夜温差较大,导致模式不能很好的抓住地表温度的变化.研究还发现,在80cm土壤深度,模式模拟1月、12月的结果均较前两层差.在日变化方面,研究发现:较浅的两层(5cm和20cm)的土壤温度模拟值在夏季和秋季均较差.与月变化类似的是,80cm土壤层日变化在1、12月模拟较差,然而在其他时段模拟的却很好.在小时变化方面,发现:地表5cm土壤模拟结果在每年的1月-4月及9月-11月的全天(即24小时),模式也会有不同的偏差:在03UTC-21UTC之间主要表现为模式结果比土壤温度观测结果偏高,而在每天的21UTC-00UTC主要表现为模拟结果偏小.而在每年的5-8月,全天模拟值都偏小,且在09UTC达当日最大值.而距离地表20cm处的土壤温度模拟效果在大部分月份都偏差较小(-1K至1k之间),并在每日12UTC偏差达到当日最大值,我们发现在20cm处模式模拟的最大值较观测值提前.而在距离地表80cm的土壤温度基本不受日变化影响,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,深层土壤温度相对于浅层土壤温度随着温差变化较小,这也造成了模式对于表层土壤模拟较深层差的主要原因.最后,通过对三个土层进行逐年分析发现:夏季对浅层的土壤温度影响比较大,冬季对深层的土壤温度影响比较大.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空间分布,并较为准确的模拟并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.本研究将加深对新疆地区土壤温度陆面过程的研究,加强对我国新疆地区多层土壤温度的垂直结构和变化规律的高分辨率时空认知,并将对当地气候、农业及灾害等分析预警将起到重要的科学依据.
土壤温度 陆面过程 数值模拟
孟现勇 师春香 刘志辉 陈曦
新疆大学资源与环境科学学院,新疆 乌鲁木齐 830046;中国科学院新疆生态与地理研究所,新疆 乌鲁木齐 830011 中国气象局 国家气象信息中心 北京 100081 新疆大学 干旱生态环境研究所新疆 乌鲁木齐 830046 中国科学院新疆生态与地理研究所,新疆 乌鲁木齐 830011
国内会议
新疆伊宁
中文
42-56
2015-08-14（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）