clm4_0模式对干旱区荒漠草原_省略_带快速变化陆面过程的数值模拟研究_杨扬

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1、CLM4_0模式对干旱区荒漠草原_省略_带快速变化陆面过程的数值模拟研究_杨扬第34卷第4期2015年8月934，doi：10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00105.高原气象Vol.34No.4August，2015杨扬，左洪超，杨启东，等.CLM4.0模式对干旱区荒漠草原过渡带快速变化陆面过程的数值模拟研究［J］.高原气象，2015，34（4）：923CLM4.0模式对干旱区荒漠草原过渡带快速变化陆面过程的数值模拟研究杨扬1，2，左洪超1，杨启东3，杜冰1，王晓霞1，王明星1，武建军1（1.兰州大学大气科学学院，兰州73

2、0000；2.中国气象局兰州干旱气象研究所，甘肃省（中国气象局）730020；3.云南大学大气科学系，昆明650091）干旱气候变化与减灾重点实验室，兰州摘要：利用2012年7-9月微气象蒸发观测实验的观测资料和陆面模式CLM4.0，对荒漠草原过渡带快速变化的陆面过程进行了单点数值模拟试验，通过比较模拟值与观测值来检验模式的模拟能力。结果表明：（1）CLM4.0模式能较好地模拟下垫面快速变化的辐射通量、湍流通量、土壤温度及土壤含水量的变化特征，但模拟值较观测值还存在一定偏差。在干旱及湿润地表状况下，CLM4.0模式模拟的反射辐射与观测值的偏差较小，而

3、草地地表时模拟值较观测值偏高；CLM4.0模式较好地模拟了地表长波辐射的变化趋势，但是在正午和夜间偏差较大。（2）CLM4.0模式模拟的湍流通量与观测值之间的相关系数达0.85以上，但模拟值较观测值偏高。（3）CLM4.0模式模拟的土壤温度及含水量较观测值偏小，且对强降水引起的土壤含水量的变化过程的模拟性能较差。发展适用于干旱荒漠草原过渡带的土壤孔隙度参数化方案，进而通过改善土壤热导率、导水率的模拟有助于提高该类下垫面土壤温度及土壤含水量的模拟性能。关键词：荒漠草原过渡带；快速变化；陆面过程；CLM4.0模式文章编号：1000-0534（2015）0

4、4-0923-12doi：10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00105中图分类号：P435文献标志码：A1引言荒漠草原过渡带一般是指介于沙漠与草原或究荒漠草原过渡带陆面过程的变化特征具有深远的意义。鉴于陆面过程的重要性，自20世纪80年代以来，针对不同的下垫面开展了一系列近地层综合观测试验，如HAPEX、EFEDA、FIFE、HEIFE、IMAGRASS等［4］，极大地促进了陆面过程的研究，并且依据实验结果发展了如BATS、SSiB、CoLM、SHAW等不同的陆面过程模式［5-8］，改进了模式中的参数化方案，推动了模式的发展

5、。利用陆面过程模式，通过数值模拟研究典型下垫面的陆面过程特征已成为陆气相互作用研究的重要手段。其中，由NCAR发布的不同版本的公用陆［9］面过程模式CLM（CommunityLandModel）在国农田之间的过渡带。这种下垫面受降水的影响而进退，一个重要特点是地表快速变化非常显著，对于干燥的荒漠地表，一次强降水过程使地表土壤变得湿润，导致在较短时间内（3~5天）植被快速生长，变为荒漠草地。现有的研究表明，不同的地表具有不同的动力和热力过程，直接影响陆面与大气间的物质和能量交换，从而影响天气过程和气候变化［1-3］。作为干旱区一种典型的下垫面，荒漠草原

6、过渡带地表显著的快速变化势必对区域天气和气候特征造成一定的影响。因此，研收稿日期：2013-11-26；定稿日期：2014-08-26资助项目：公益性行业（气象）科研专项（GYHY201106043）；国家重大科学研究计划（2012CB956200）；国家自然科学基金项目（41075006）作者简介：杨扬（1988-），女，甘肃民乐人，硕士研究生，主要从事大气物理学与大气环境研究.E-mail:yangyang11@lzu.edu.cn通讯作者：左洪超.E-mail：zuohch@lzu.edu.cn924高原际上广泛应用，利用该模式进行了大量的数值

7、模拟试验，发现该模式较好地模拟了不同下垫面陆面过程特征，如Hudiburg、Migliavacca、Peteretal［10-12］。与此同时，国内研究者也利用该模式模拟了陆面过程的某些特定方面，例如杜川利等［13］利用NCEP/DOER2资料作为CLM3.0模式的大气强迫场模拟了中国区域的陆面过程特征，结果表明模式能够反映站点土壤湿度的年际变化，但模拟值的年际振幅较观测值明显偏小；朱司光等［14］对比分析了不同版本的CLM模式对对全球近50年的陆面状况模拟能力，发现CLM4.0模式对土壤湿度和冠层蒸散的季节变化模拟有明显改进；沈少锋等［15］利用C

8、LM4.0模式模拟了黄河、淮河和珠江流域45年的水文过程，结果表明CLM4.0模式对流域的水文过程有较好的模