陆气耦合研究及应用

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1、陆气耦合研究及应用《水文杂志》2014年第三期1陆面模型1.1VIC模型概述VIC水文模型基于SVATS（SoilVegetationAtmo-sphereTransferSchemes）思想，通过空间网格化和土壤空间概率分布函数来反映气候和下垫面因子的时空变异性，也被称为“可变下渗容量模型”。新一代VIC模型将土壤分为3层，从上自下分别为顶薄层、上层和下层，在蒸散发计算上，采用冠层湿部蒸发、植被蒸腾和裸土蒸发三种蒸发模式。在产流机制上，将产流分为直接径流和基流两个部分，其中直接径流包含蓄满和超渗两种产流机理，分别用于饱和面积和未饱

2、和面积上的产流计算；采用ARNO方法描述基流，且不考虑顶薄层和上层中的侧向流，并假定基流只发生在最层土壤[7-8]。在汇流计算上，VIC模型假定各个网格之间产流计算相互独立，通过耦合Routing网格汇流模型[9]来计算网格内和网格间汇流，网格内汇流采用经验单位线法，网格之间汇流则采用线性圣维南方程组方法求解。陆面过程模拟流程见图1。第9页共9页1.2模型参数确定VIC－Routing模型参数可以分为产流和汇流参数，产流参数包括网格植被类型、植被参数库以及土壤参数，汇流参数包括网格面积比例、网格流向、流速以及扩散系数。利用ArcGI

3、S软件，通过水文分析和空间统计等处理先后生成网格面积比例、网格流向，网格植被类型分布等参数文件，通过参考LDAS（LandDataAs-similationSystem）相关成果来制作植被参数库文件。而对于网格土壤参数文件的制作，由于土壤参数较多，分与土壤类型相关的参数和与产流相关的经验参数，需采用不同的方法确定，前者采用基于网格优势土壤类型查表和公式计算相结合的方法确定，后者则通过模型率定来确定。为方便与数值天气预报模式耦合，VIC网格目标分辨率与数值天气预报模式一致，取为10km，统计结果表明，寸、宜区间共由680个10km×1

4、0km网格覆盖，其中共有642个网格产流量汇入三峡水库。1.3模型输入本文中VIC模型只对水量平衡进行计算，采用24h的时间步长，模型输入为日降水和日最高、最低气温。在降水、温度数据网格插值上，利用寸滩等87个雨量站的实测降雨数据和奉节等7个气象站的温度数据，采用倒距离平方和插值法将站点数据插值到网格上，考虑到三峡库区内雨量站和气象站点分布不均，且雨量站比温度站密集，故采用动态搜索法确定插值范围，取距网格中心点最近的六个雨量站和最近的三个温度站分别对雨量、温度进行网格插值计算。第9页共9页1.4模型参数率定VIC-Routing模型

5、待率定的参数有7个与产流相关的土壤经验参数和2个汇流参数。对于土壤经验参数的率定，考虑到VIC为基于网格的分布式水文模型，对每个网