土壤的冻结融化是其内部重要的物理过程。随着冻融界面的异动,土壤的水热特性以及陆气间的水热交换都会发生巨大变化,从而对陆面水热过程产生重要影响。因此,在陆面模式中准确表达冻融界面的动态变化及其对土壤水热过程的影响非常重要。在陆面模式CLM4.5(Community Land Model 4.5)中,已经加入了冻土参数化过程,但仍然缺乏冻融锋面(FTFs)的动态表示。本文首先运用双向stefan算法模拟冻融锋面变化,并与土壤热传输方程耦合,使用青藏高原D66站点观测数据进行试验,验证此方法应用于陆面模式的可行性。然后将冻融界面计算与陆面模式耦合,并进行了多年冻土(D66站点)和季节性冻土(黑河马莲滩站点)单点和中国区域的模拟评估。结果表明,此方法可以准确模拟冻融动态变化,克服插值数值方法造成的数值振荡,同时改善模式的模拟能力。针对中国区域与全球冻土分布过去30年的模拟表明,季节性冻土最大冻结深度呈整体下降趋势,多年冻土区活动层厚度呈上升趋势,这与全球气候变暖的大环境相吻合。
地表蒸散是陆地水循环中最大、最难估算的分量,同时也是陆面过程中地气相互作用的重要过程之一。不同类型地表蒸散的精确估算对研究全球气候演变以及合理利用和水资源配置都有着重要的意义。本文首先分析现有研究陆面蒸散的各类方法,特别是近年来蓬勃发展的遥感蒸散模型的优势和缺点,提出利用陆面过程模式来估算区域陆面蒸散。而后使用全球再分析气象资料驱动国际上最新一代的陆面过程模式——CoLM(Common Land Model),对中国区域进行了LAI、地表温度、净辐射、潜热、显热、土壤湿度、地表径流各通量的模拟。分析结果表明:(1)CoLM能够动态的模拟全国LAI
植被总初级生产力(Gross Primary Productivity,GPP)决定进入陆地生态系统的初始物质和能量,是陆地碳循环与大气碳库的重要联系纽带.本研究利用陆面过程模式CLM4-CN(Community Land Model Version 4 with Carbon-Nitrogen Interactions...
详细信息
植被总初级生产力(Gross Primary Productivity,GPP)决定进入陆地生态系统的初始物质和能量,是陆地碳循环与大气碳库的重要联系纽带.本研究利用陆面过程模式CLM4-CN(Community Land Model Version 4 with Carbon-Nitrogen Interactions)模拟和分析中国区域1982-2004年GPP时空变化特征,并通过与基于观测数据升尺度所得到的MTE_GPP(Model Tree Ensemble,MTE)进行比较,评估CLM4在中国区域GPP的模拟能力,同时探讨了不同土地覆盖资料对GPP的影响.结果表明:(1)CLM4-CN能够较好地刻画中国区域GPP空间分布格局,表现为由东南向西北递减,但在量值上大部分区域尤其是30°N以南地区存在高估,CLM4-CN模拟的GPP多年平均值为13.7 PgC·yr -1,而MTE_GPP仅为6.9 PgC·yr-1;(2)CLM4-CN可以合理模拟GPP的季节变化(与MTE_GPP相关系数大于0.9),在量值上对温带阔叶落叶林、寒带阔叶落叶林、寒带阔叶落叶灌木、C3极地草地、C3非极地草地和农作物模拟较好(RMSD＜100gC·m-2·month-1);(3)不同植物功能型CLM4_GPP表现出的年际变率均大于MTE_GPP,仅热带针叶常绿林、寒带阔叶落叶林和C3极地草地的CLM4_GPP与MTE_GPP变化趋势一致;(4)降水是研究时段内控制整个中国区域GPP的主要气候因子,但不同地区存在较大差异;(5)两种不同土地覆盖资料GPP模拟结果的显著差异表明,精确的土地覆盖是准确模拟GPP的重要基础.
暂无评论