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环境科学学报 2020年第6期40卷 2007-2018页

作者：胡泽超钟部卿陈伟华刘玉琦王雪梅常鸣粤港澳环境质量协同创新联合实验室暨南大学环境与气候研究院广州510443

陆面过程中的热量交换对于确定生态系统中的水文循环、边界层发展、天气和气候至关重要,然而目前陆面模式noah-mp对地表热通量模拟的偏差在-180~180 W·m^-2之间,为明确模拟不确定性来源,本研究基于FLUXNET全球热通量观测数据,在5种气... 详细信息

陆面过程中的热量交换对于确定生态系统中的水文循环、边界层发展、天气和气候至关重要,然而目前陆面模式noah-mp对地表热通量模拟的偏差在-180~180 W·m^-2之间,为明确模拟不确定性来源,本研究基于FLUXNET全球热通量观测数据,在5种气候类型、9类下垫面系统定量评估了noah-mp感热和潜热通量模拟的不确定性.结果表明:noah-mp在不同类型下对感热和潜热通量模拟的平均误差主要分布在-80~10 W·m^-2和-30~10 W·m^-2之间,模型在气候类型为热带和干旱气候以及下垫面类型为草地、针叶林、落叶阔叶林的模拟误差最大.研究发现植被过程是热通量模拟不确定性的主要来源,其次是水文过程和土壤过程;其中动态植被模型(DVEG)是植被过程模拟的主导因子,其次是湍流输送过程(SFC)、冠层气孔阻抗(CRS)和冠层辐射传输(RAD).

关键词：陆面模式noah-mp 热通量不确定性分析气候类型下垫面

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陆面模式noah-mp热通量模拟性能评估及不确定性来源分析

陆面模式Noah-MP热通量模拟性能评估及不确定性来源分析

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作者：胡泽超暨南大学

学位级别：硕士

陆地表面是人类活动的主要场所,是气候系统的重要组成部分。陆地和大气发生的热力过程、水文过程和生物过程被统称为陆面过程,其中热力过程的能量交换对于确定生态系统中的水文循环、边界层发展、天气和气候至关重要。由于组成陆地表面... 详细信息

陆地表面是人类活动的主要场所,是气候系统的重要组成部分。陆地和大气发生的热力过程、水文过程和生物过程被统称为陆面过程,其中热力过程的能量交换对于确定生态系统中的水文循环、边界层发展、天气和气候至关重要。由于组成陆地表面的下垫面复杂多样、加上时间不同所表现出更复杂的动力热力特征,目前仍有许多未知的过程待更深入的研究。模式模拟是陆面过程的重要研究方式。noah-mp是应用广泛的新一代陆面模式,但目前利用其进行的研究缺乏在不同气候、下垫面类型下热通量模拟能力的横向对比和评估,且模拟的偏差在-180～180 W·m之间,偏差较大。本研究使用FLUXNET全球观测数据驱动和验证模式,因此首先对其观测热通量在5种气候类型和9类下垫面下的表现进行了研究。结果表明:除干旱气候外其他类型的热通量都有明显的季节变化,感热通量和潜热通量的大小和分配与温度和水分有关,呈现夏季高冬季低、干旱类型感热通量高、湿润地区潜热通量高的特征。从热通量最大的大小看,按热带气候、干旱气候、温暖气候、寒冷气候和极地气候依次递减。观测热通量全年存在能量平衡不闭合且有明显的时间变化,能量平衡残差夏季大冬季小、日间高夜间低,能量平衡闭合比夏季和日间更接近于1、冬季和夜间远离1。经过研究FLUXNET的热通量数据可用于noah-mp的评估。通过全面试验,系统定量评估了noah-mp在5种气候类型、9类下垫面热通量的模拟性能。结果表明:noah-mp在不同类型下对感热和潜热通量模拟的平均误差主要分布在-80～10 W·m和-30～10 W·m之间,土壤热通量的模拟偏差较小,处于-4～4 W·m之间。模式在热带和干旱气候以及下垫面类型为草地、针叶林、落叶阔叶林的模拟误差最大。日间的感热、潜热被低估,通过方案组合的改变能提高热通量的模拟效果。降雨会降低热通量的偏差水平。对影响热通量模拟不确定性的来源研究后发现,植被过程是主要来源,其次是水文过程和土壤过程,水文过程对潜热通量的影响大于对感热通量的影响;动态植被模式(DVEG)是植被过程模拟的主导因子,其次是湍流输送过程(SFC)、冠层气孔阻抗(CRS)和冠层辐射传输(RAD);水文过程中的主要影响因子是径流及地下水(RUN)、雪/土温积分(STC),其次是雨雪分离过程(SNF)和过冷水过程(FRZ)。不同气候分类数据不会对本研究的结论产生影响。对于潜热通量而言,主要的分量是冠层蒸腾(FCTR)和地表蒸发(FGEV),其次是冠层蒸发(FCEV)。

关键词：陆面模式noah-mp 热通量不确定性分析气候类型下垫面

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基于陆面模式noah-mp的不同参数化方案在半干旱区的适用性

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大气科学 2017年第1期41卷 189-201页

作者：叶丹张述文王飞洋毛伏平杨茜茜兰州大学大气科学学院/甘肃省干旱气候变化与减灾重点实验室兰州730000

针对陆面模式noah-mp对兰州大学半干旱气候与环境观测站(SACOL)2009年8月地表热通量模拟值偏差大的问题,通过分析相关物理过程和模拟试验来探究偏差的来源,并确定合适的参数化方案:采用Chen97方案计算感热输送系数可以改善感热通量的模... 详细信息

针对陆面模式noah-mp对兰州大学半干旱气候与环境观测站(SACOL)2009年8月地表热通量模拟值偏差大的问题,通过分析相关物理过程和模拟试验来探究偏差的来源,并确定合适的参数化方案:采用Chen97方案计算感热输送系数可以改善感热通量的模拟;采用Jarvis气孔阻抗方案能增大植被蒸腾,改进模式对潜热通量的模拟效果,同时也使热通量在感热和潜热间的分配比例合理;采用LP92方案可减小土壤蒸发阻抗并有利于土壤蒸发,使得模式对潜热通量的模拟效果变好。不同参数化方案的组合试验表明:同时采用2组或3组新的参数化方案组合可以进一步减小模拟的地表感热和潜热通量的均方根误差,但是土壤湿度和温度的模拟效果并没有同步改善。

关键词：陆面模式noah-mp 半干旱区参数化方案潜热通量感热通量

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