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CLM4.5冠层截留方案的敏感性试验与改进 被引量:4
1
作者 陈海山 穆梦圆 +3 位作者 尹伊 朱司光 李兴 孙善磊 《大气科学学报》 CSCD 北大核心 2019年第3期334-347,共14页
为探究陆气系统对于冠层截留过程敏的感性,研究基于NCARCAM-CLM陆气耦合模式探讨了截留参数对于全球陆地蒸发、降水、径流及气温的可能影响,揭示了冠层截留与植被光合作用之间的潜在联系。通过GLEAMv3.0a陆面蒸散发数据评估了CLM4.5冠... 为探究陆气系统对于冠层截留过程敏的感性,研究基于NCARCAM-CLM陆气耦合模式探讨了截留参数对于全球陆地蒸发、降水、径流及气温的可能影响,揭示了冠层截留与植被光合作用之间的潜在联系。通过GLEAMv3.0a陆面蒸散发数据评估了CLM4.5冠层截留方案,并指出该方案高估了低茎叶面积指数植被的冠层蒸发,而低估了高茎叶面积指数植被的冠层蒸发。在CLM4.5中引入冠层截留偏差校正方案则可在一定程度上提高了全球林区冠层蒸发和陆面蒸散发的模拟能力。 展开更多
关键词 冠层蒸发 水文气候效应 clm4.5
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陆面过程模式CLM4.5在半干旱区退化草原站的模拟性能评估 被引量:9
2
作者 宋耀明 范轶 马天娇 《大气科学学报》 CSCD 北大核心 2014年第6期794-803,共10页
利用国际协同强化观测期(CEOP)在中国半干旱区退化草地站——通榆站的观测资料,对一个较为完善的陆面过程模式NCAR_CLM4.5(Community Land Model 4.5)的模拟性能进行检验。模拟结果与观测资料的对比表明,CLM4.5能很好地模拟出观测站点... 利用国际协同强化观测期(CEOP)在中国半干旱区退化草地站——通榆站的观测资料,对一个较为完善的陆面过程模式NCAR_CLM4.5(Community Land Model 4.5)的模拟性能进行检验。模拟结果与观测资料的对比表明,CLM4.5能很好地模拟出观测站点的辐射通量、水热交换、土壤温湿的空间分布和时间变化特征。但地表吸收的辐射模拟值略低,土壤湿度偏低,地表吸收的辐射及土壤温度等日变化略大;大气强迫变量处于某些特定的形势下时,模拟存在较大误差,如8月底的模拟。此外,冬季辐射通量、水热交换以及土壤温湿的模拟均存在较大误差,说明CLM4.5模式在冬季地表物理过程的参数化方案上需要进一步改进。 展开更多
关键词 clm4.5模式 辐射通量 水热通量 土壤温湿 模拟性能评估
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基于CLM4.5土壤风蚀模型的河北省土壤释尘量模拟 被引量:2
3
作者 王小伟 王卫 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第8期1-9,共9页
为了定量评价大气污染物中由于土壤风蚀而形成的PM_(10)释放量,基于美国大气研究中心的CLM4.5土壤风蚀模型,运用遥感数据、地面气象监测数据、陆面数据同化系统数据和陆表特征参量产品数据,建立土壤风蚀释尘量的参数体系,模拟2013年河... 为了定量评价大气污染物中由于土壤风蚀而形成的PM_(10)释放量,基于美国大气研究中心的CLM4.5土壤风蚀模型,运用遥感数据、地面气象监测数据、陆面数据同化系统数据和陆表特征参量产品数据,建立土壤风蚀释尘量的参数体系,模拟2013年河北省的土壤风蚀粉尘中PM_(10)的释尘量。结果表明:2013年河北省PM_(10)的年释尘通量为1.02 t/hm^2,其中,3月份释尘通量最高,为0.28 t/hm^2,占全年释尘量的27.6%,7月份释尘通量最低,仅占全年的0.2%。春季的释尘通量最高,为0.55 t/hm^2,冬季次之,为0.28 t/hm^2,秋季再次之,为0.18 t/hm^2,夏季的释尘通量最低,为0.015 t/hm^2,呈现明显的春高夏低的季节性变化规律。全省土壤风蚀尘中PM_(10)释尘量区域分布差异明显,释尘量最大的区域是沧州滨海平原和坝上高原,其次是冀东滨海平原和冀西北间山盆地。 展开更多
关键词 土壤 侵蚀 模型 clm4.5 PM10 释尘通量 河北省
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CLM4.5在西北农牧交错带盐池站的模拟性能评估 被引量:5
4
作者 朱昱作 张兰慧 +3 位作者 谈幸燕 祝毅 韩智博 贺缠生 《干旱气象》 2019年第3期430-438,共9页
农牧交错带具有草地、裸地、农田大面积相互镶嵌的独特下垫面,其地表水热过程变化复杂,亟需深入研究。利用宁夏盐池站2017年实际观测资料,对陆面过程模式CLM4.5的模拟性能进行检验。结果表明,在复杂下垫面下,CLM4.5仍能较好地模拟出草... 农牧交错带具有草地、裸地、农田大面积相互镶嵌的独特下垫面,其地表水热过程变化复杂,亟需深入研究。利用宁夏盐池站2017年实际观测资料,对陆面过程模式CLM4.5的模拟性能进行检验。结果表明,在复杂下垫面下,CLM4.5仍能较好地模拟出草地的地面反射辐射、地面长波辐射和净辐射以及0~10 cm土壤含水量和温度的变化特征,但模拟值与观测值还存在一定偏差。CLM4.5能模拟出辐射通量的日变化特征,除5月外,地面反射辐射模拟值与观测值之间的偏差较小。地面长波辐射模拟值白天偏高,净辐射观测值与模拟值的相关系数为0.99,均方根误差为22.50 W·m^-2。土壤含水量观测值与模拟值的相关系数达0.83,但模拟值偏低,且模式对降雨后土壤含水量变化过程的模拟性能有待提高。土壤温度模拟值的日变化特征较为明显,观测值与模拟值的相关系数为0.98,均方根误差为2.82℃。 展开更多
关键词 地表水热过程 西北农牧交错带 clm4.5 草地
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CLM4.5模式对青藏高原土壤湿度的数值模拟及评估 被引量:15
5
作者 袁源 赖欣 +9 位作者 巩远发 文军 丁旭 朱丽华 张永莉 王炳赟 王欣 王作亮 孟宪红 陈金雷 《大气科学》 CSCD 北大核心 2019年第3期676-690,共15页
本文利用1981~2016年的CRUNCEP资料(0.5°×0.5°)作为大气驱动数据,驱动CLM4.5(Community Land Model version 4.5)模式模拟了青藏高原地区1981~2016年的土壤湿度时空变化。将模拟数据与台站观测资料、再分析资料(ERA-Inte... 本文利用1981~2016年的CRUNCEP资料(0.5°×0.5°)作为大气驱动数据,驱动CLM4.5(Community Land Model version 4.5)模式模拟了青藏高原地区1981~2016年的土壤湿度时空变化。将模拟数据与台站观测资料、再分析资料(ERA-Interim和GLDAS-CLM)和微波遥感FY-3B/MWRI土壤湿度资料对比验证,表明了CLM4.5模拟资料可以合理再现青藏高原地区土壤湿度的空间分布和长期变化趋势。而且基于多种卫星遥感资料建立的较高分辨率(0.1°×0.1°)的青藏高原地表数据更加细致地刻画了土壤湿度的空间变化。对比结果表明:CLM4.5模拟土壤湿度与各个台站观测的时空变化一致,各层土壤湿度的模拟和观测均显著相关,且对浅层的模拟优于深层,但模拟结果比台站观测系统性偏大。模拟与再分析资料和微波遥感资料土壤湿度的空间分布具有一致性,均表现为从青藏高原的西北部向东南部逐渐增加的分布特点,三江源湿地和高原东南部为土壤湿度的高值区,柴达木盆地和新疆塔里木盆地的沙漠地区为低值区,土壤湿度由浅层向深层增加。土壤湿度的长期变化趋势基本表现为"变干-变湿"相间的带状分布,不同层次的土壤湿度变化趋势基本一致。模拟资料也合理地再现了夏季土壤湿度逐月的变化:高原西南地区的土壤湿度明显大范围增加,北部的柴达木盆地的干旱范围也明显的向北收缩,高原南部外围土壤湿度也明显增加,CLM4.5模拟土壤湿度比再分析资料和微波遥感资料更加细致地描述了夏季逐月土壤湿度空间分布及其变化特征。 展开更多
关键词 clm4.5模式土壤 湿度 青藏高原 数值模拟
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基于CLM4.5模式的季节冻土区土壤参数化方案的模拟研究 被引量:3
6
作者 付春伟 胡泽勇 +2 位作者 卢珊 吴笛 樊威伟 《高原气象》 CSCD 北大核心 2022年第1期93-106,共14页
利用位于季节冻土区的中国科学院那曲高寒气候环境观测研究站那曲/BJ观测点的野外观测数据,通过CLM4.5的单点模拟实验,分析评估了Luo土壤热导率参数化方案、Johansen土壤热导率参数化方案、Coté土壤热导率参数化方案和虚温参数化... 利用位于季节冻土区的中国科学院那曲高寒气候环境观测研究站那曲/BJ观测点的野外观测数据,通过CLM4.5的单点模拟实验,分析评估了Luo土壤热导率参数化方案、Johansen土壤热导率参数化方案、Coté土壤热导率参数化方案和虚温参数化方案对土壤温、湿度的模拟能力,为将来选取最优的参数及参数化方案来更合理的模拟青藏高原土壤冻融过程为目的的工作提供依据。结果表明:(1)三种土壤热导率参数化方案模拟结果的土壤热传导率有明显差异,其中Coté方案的土壤热传导率最高,Luo方案的土壤热传导率最低。(2)三种热传导率方案均能合理地模拟出土壤温湿度的日变化趋势,Johansen方案对土壤温度年变化趋势模拟的更好,Coté方案对土壤温度模拟的数值较观测值偏离的更小,Luo方案对土壤湿度的模拟更好。(3)加入虚拟温度方程,并引入相变效率参数后,减少了模式对土壤湿度模拟的负偏差,Y-L方案在保持土壤温度较好模拟能力的基础上,能够进一步的提升土壤湿度的模拟能力。 展开更多
关键词 季节冻土区 clm4.5模式 土壤温湿度 参数化方案
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Incorporation of a Dynamic Root Distribution into CLM4.5: Evaluation of Carbon and Water Fluxes over the Amazon 被引量:1
7
作者 Yuanyuan WANG Zhenghui XIE B inghao JIA 《Advances in Atmospheric Sciences》 SCIE CAS CSCD 2016年第9期1047-1060,共14页
Roots are responsible for the uptake of water and nutrients by plants and have the plasticity to dynamically respond to different environmental conditions. However, most land surface models currently prescribe rooting... Roots are responsible for the uptake of water and nutrients by plants and have the plasticity to dynamically respond to different environmental conditions. However, most land surface models currently prescribe rooting profiles as a function only of vegetation type, with no consideration of the surroundings. In this study, a dynamic rooting scheme, which describes root growth as a compromise between water and nitrogen availability, was incorporated into CLM4.5 with carbon-nitrogen (CN) interactions (CLM4.5-CN) to investigate the effects of a dynamic root distribution on eco-hydrological modeling. Two paired numerical simulations were conducted for the Tapajos National Forest km83 (BRSa3) site and the Amazon, one using CLM4.5-CN without the dynamic rooting scheme and the other including the proposed scheme. Simulations for the BRSa3 site showed that inclusion of the dynamic rooting scheme increased the amplitudes and peak values of diurnal gross primary production (GPP) and latent heat flux (LE) for the dry season, and improved the carbon (C) and water cycle modeling by reducing the RMSE of GPP by 0.4 g C m^-2 d^-1, net ecosystem exchange by 1.96 g C m^-2 d^-1, LE by 5.0 W m^-2, and soil moisture by 0.03 m^3 m^-3, at the seasonal scale, compared with eddy flux measurements, while having little impact during the wet season. For the Amazon, regional analysis also revealed that vegetation responses (including GPP and LE) to seasonal drought and the severe drought of 2005 were better captured with the dynamic rooting scheme incorporated. 展开更多
关键词 clm4.5 dynamic root distribution carbon cycle water cycle AMAZON
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动态植被模型对青藏高原植被的模拟检验 被引量:2
8
作者 鲍艳 王玉琦 +1 位作者 南素兰 俞淼 《高原气象》 CSCD 北大核心 2023年第2期333-343,共11页
动态植被模型是研究植被变化对气候反馈和影响的重要模型工具。本文对耦合了动态植被(Dynamic Vegetation,DV)和碳氮(Carbon and Nitrogen,CN)模型的NCAR陆面过程模式CLM4.5(Community Land Model version 4.5)对青藏高原(以下简称高原... 动态植被模型是研究植被变化对气候反馈和影响的重要模型工具。本文对耦合了动态植被(Dynamic Vegetation,DV)和碳氮(Carbon and Nitrogen,CN)模型的NCAR陆面过程模式CLM4.5(Community Land Model version 4.5)对青藏高原(以下简称高原)植被的模拟性能进行了评估,获得了定量化的偏差信息,并对高原植被和气候变化因子的关系进行了初步探讨。结果表明:模型能大致再现叶面积指数(Leaf area index,LAI)在历史时期的季节循环、长期变化趋势和空间分布,但空间变率较遥感资料大。模拟的乔木覆盖度偏大,草地覆盖度偏小,因此严重高估了植被高原南部和东部的LAI。与遥感观测相比,模拟的LAI呈现了1~2个月的滞后,这与模式本身的植被动力机制不完善和模式的降水驱动偏差有关。高原植被变化趋势的时空分布与表层土壤水和降水等气象因子的趋势变化显示出较好的一致性,表明在该研究时段,地表水循环的变化(主要是降水和土壤水含量)对高原植被生长可能起主导作用。 展开更多
关键词 青藏高原 植被覆盖度 动态植被模型 clm4.5-CNDV
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土壤砾石参数化对高原涡形成发展作用的敏感性分析
9
作者 程攀 吕世华 +5 位作者 孙虹雨 陶星宇 游辉奇 杨凡 曹学君 严俊 《高原气象》 CSCD 北大核心 2023年第3期632-645,共14页
采用耦合了砾石参数化方案CLM4.5的区域气候模式RegCM4对一次高原涡进行了模拟分析,并做了3组敏感性试验,结合欧洲中心ERA5再分析资料进行验证分析,使用了高空、低空及土壤水热属性参数等资料,分析了砾石参数化对高原涡初生、发展、消... 采用耦合了砾石参数化方案CLM4.5的区域气候模式RegCM4对一次高原涡进行了模拟分析,并做了3组敏感性试验,结合欧洲中心ERA5再分析资料进行验证分析,使用了高空、低空及土壤水热属性参数等资料,分析了砾石参数化对高原涡初生、发展、消亡等影响。结果表明:在500 hPa形势场中,特别是在高原涡发生和发展的阶段,砾石含量越接近实际,模拟效果越好,RegCM4对青藏高原降水量的模拟能力随砾石含量接近实际而提升;在高原涡区及其东北移动路径上,2 m温度的模拟结果随砾石含量的增加而升高,为高原涡的生成和发展提供条件;砾石参数化方案明显提升了土壤导热率和土壤导水率,在高原涡初生和发展过程中,砾石含量接近实际,模拟土壤温度和土壤体积含水量也接近实际,在高原涡消亡阶段,土壤含砾石较高使浅层温度明显降低,加速了高原涡的消亡,并且随着土壤深度的增加,砾石对土壤升温作用明显减弱,在高原涡生成和发展阶段,砾石对模式的提升作用明显,但在高原涡减弱和消亡阶段,砾石对模式的提升作用逐渐降低。 展开更多
关键词 高原涡 数值模拟 砾石参数化 RegCM4 clm4.5
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黄河源区土壤温湿和大气参量变化特征 被引量:5
10
作者 陈金雷 文军 +4 位作者 刘蓉 贾东于 王作亮 罗琪 谢琰 《应用气象学报》 CSCD 北大核心 2017年第1期98-108,共11页
利用中国科学院西北生态环境资源研究院玛曲土壤温湿观测网2008—2009年、2013—2014年数据验证了3套再分析资料ERA-Interim,CFSR(Climate Forecast System Reanalysis)和JRA-55(Japanese 55-year Reanalysis)在黄河源区的适用性,结合... 利用中国科学院西北生态环境资源研究院玛曲土壤温湿观测网2008—2009年、2013—2014年数据验证了3套再分析资料ERA-Interim,CFSR(Climate Forecast System Reanalysis)和JRA-55(Japanese 55-year Reanalysis)在黄河源区的适用性,结合中国气象数据网玛曲气象站1980—2014年观测资料与CLM4.5(Community Land Model4.5)进一步分析了黄河源区近35年气候变迁、土壤温湿分布和变化,结果表明:CFSR能够较好地描绘黄河源区土壤湿度变化,ERA-Interim对于土壤温度刻画能力更强,JRA-55效果较差;35年来气温、土壤温湿总体呈上升趋势且发生突变;近年来10 crm土壤温湿有暖干化趋势,降水量稍有增加,土壤冷季冻结周期变短,暖季持续时间拉长;CLM4.5模拟精度高,能够较好地刻画源区土壤温湿变化细节,两湖及黄河周边暖季为冷湿中心,冷季为暖干中心。 展开更多
关键词 黄河源区 土壤温度 土壤湿度 气候突变 clm4.5
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三种土壤导热率模型对中国北方地表温度的模拟 被引量:1
11
作者 任余龙 李振朝 +3 位作者 蒋俊霞 高晓清 周甘霖 芦亚玲 《高原气象》 CSCD 北大核心 2022年第5期1315-1324,共10页
为了提高模式CLM4.5(The Community Land Model Version 4.5)对我国北方地表温度的模拟性能,本文利用近30年实况地表温度站点观测资料,开展了Johansen、Côté-Konrad及Lu-Ren三个常用土壤导热率模型对地表温度模拟影响的研究.... 为了提高模式CLM4.5(The Community Land Model Version 4.5)对我国北方地表温度的模拟性能,本文利用近30年实况地表温度站点观测资料,开展了Johansen、Côté-Konrad及Lu-Ren三个常用土壤导热率模型对地表温度模拟影响的研究.结果表明,三种导热率方案均能较好地模拟出中国北方地表温度的时空特征,但Lu-Ren方案的模拟误差、均方根误差更小,与实况间的相关性最显著.实况分析表明,近30年来北方地表温度处于快速上升通道中,尤其2003年以来增温趋势更加显著;三种方案均能模拟出这种变化趋势,与实况变化间相关显著,但模拟的增温幅度偏小,其中Lu-Ren方案模拟的变化趋势与实况值最接近.基于Taylor图和降水模拟评估表明,三种方案中Lu-Ren方案模拟效果最好.由此可见,在CLM4.5模式中增加适合我国北方气候模拟的土壤导热率新方案(Lu-Ren方案),提高了CLM模式的模拟效果,促进了该陆面模式的发展. 展开更多
关键词 clm4.5模式 地表温度 土壤导热率 数值模拟
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砾石参数化对青藏高原陆面过程模拟的影响及敏感性分析 被引量:6
12
作者 马翠丽 吕世华 +3 位作者 潘永洁 方雪薇 李照国 王婷 《高原气象》 CSCD 北大核心 2020年第6期1219-1231,共13页
将砾石参数化方案加入陆面模式CLM4.5中,验证了新方案在模式中的适用性且土壤温湿度模拟效果优于原方案,有效提升了深层土壤温度峰值和土壤含水量谷值的模拟。利用新方案研究土壤中不同砾石含量对陆面过程的影响分析发现:土壤导热率随... 将砾石参数化方案加入陆面模式CLM4.5中,验证了新方案在模式中的适用性且土壤温湿度模拟效果优于原方案,有效提升了深层土壤温度峰值和土壤含水量谷值的模拟。利用新方案研究土壤中不同砾石含量对陆面过程的影响分析发现:土壤导热率随砾石含量增多而增大,使深层土壤夏季(冬季)吸热(放热)增强,模拟值升高(降低)。土壤含水量大(小)的时候土壤导水率随砾石含量增多而增大(减小),造成土壤含水量模拟值减小(增大)。同时砾石的增多减小了冬季深层土壤温度的模拟值,使深层更多的水变成了冰,进一步减小了土壤导水率,造成深层土壤含水量模拟值的减小。砾石改变了土壤水热过程,进而影响了地表辐射通量和能量通量的变化,各月份砾石含量的不同对其贡献均有所不同,总贡献表现为随砾石含量的增多,土壤净辐射减小。 展开更多
关键词 砾石参数化方案 clm4.5模式 土壤含水量 土壤温度 土壤净辐射
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青藏高原多雪年与少雪年土壤水热特征模拟分析 被引量:4
13
作者 罗江鑫 吕世华 +1 位作者 马翠丽 方雪薇 《高原气象》 CSCD 北大核心 2022年第1期35-46,共12页
利用耦合了陆面过程模式(CLM4.5)的区域气候模式(RegCM4)分别对青藏高原的一个多雪年和少雪年进行了数值模拟。通过对比模拟雪深与遥感雪深、土壤温湿度的模拟值与观测值、多雪年与少雪年的土壤温湿度模拟值,结果表明,RegCM4-CLM4.5可... 利用耦合了陆面过程模式(CLM4.5)的区域气候模式(RegCM4)分别对青藏高原的一个多雪年和少雪年进行了数值模拟。通过对比模拟雪深与遥感雪深、土壤温湿度的模拟值与观测值、多雪年与少雪年的土壤温湿度模拟值,结果表明,RegCM4-CLM4.5可以有效模拟出高原的多雪年与少雪年特征,模拟雪深大值中心比遥感雪深高10~20 cm。土壤温度模拟效果要明显优于土壤湿度,模拟的土壤温度相关系数R为0.95~0.98,模拟的土壤湿度相关系数R为0.68~0.89。在冻结阶段(10月至次年1月),积雪的异常偏多,可以有效抑制地气间的热交换,从而使得多雪年土壤温度高于少雪年。在季节性冻土区的消融阶段(2-4月和6月),积雪对土壤还具有增湿作用,多雪年土壤湿度高于少雪年。土壤的冻结也会阻碍积雪融水的下渗,因此多雪年与少雪年土壤湿度的差异不超过±2%。在多年冻土区,积雪偏多,冻结深度加大,有利于冻土发育;而在季节性冻土区,积雪增加则不利于冻土发育。 展开更多
关键词 青藏高原 积雪 clm4.5 RegCM4 土壤温湿度
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土壤砾石参数化对一次高原低涡形成发展影响的数值模拟 被引量:1
14
作者 程攀 吕世华 +4 位作者 孙虹雨 罗江鑫 徐悦 陶星宇 张燕 《高原气象》 CSCD 北大核心 2022年第2期391-403,共13页
为了验证陆面过程模式砾石参数化方案在青藏高原上的天气过程的模拟能力,本文通过耦合了砾石参数化方案CLM4.5的区域气候模式RegCM4,对一次高原低涡个例进行模拟研究,利用模拟的500 hPa高空形势场、2 m温湿度和土壤温湿度等数据,结合ERA... 为了验证陆面过程模式砾石参数化方案在青藏高原上的天气过程的模拟能力,本文通过耦合了砾石参数化方案CLM4.5的区域气候模式RegCM4,对一次高原低涡个例进行模拟研究,利用模拟的500 hPa高空形势场、2 m温湿度和土壤温湿度等数据,结合ERA5资料对比验证分析。结果表明:加入砾石参数化方案的RegCM4对本次高原涡个例模拟效果整体较好;在500 hPa高空形势场中,新方案比旧方案更为准确地模拟出高原涡中心位置和涡区温度场特征;在高原涡生成和发展阶段,新方案模拟的2 m温度和相对湿度效果明显较旧方案强,为低涡的生成和发展提供有利条件;在土壤温湿度的模拟中,加入砾石后提升了土壤的导热率和导水率,使高原涡在初生和发展阶段提供更好的土壤热力和水分条件;高原涡消亡阶段,新方案使浅层土壤温度下降,深层土壤温度升高;在500 hPa反气旋性环流地区,新方案模拟的土壤体积含水量较旧方案偏低,而当青藏高原高空无强烈天气系统时,新旧方案在土壤体积含水量的模拟表现差别不大。在高原涡整个生命史中,新方案在浅层土壤温度的模拟明显优于旧方案,而在土壤体积含水量模拟中第1层效果最好。 展开更多
关键词 青藏高原 砾石参数化 RegCM4 clm4.5 高原涡
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青藏高原积雪变化特征及其对土壤水热传输的影响 被引量:15
15
作者 罗江鑫 吕世华 +1 位作者 王婷 刘宜纲 《高原气象》 CSCD 北大核心 2020年第6期1144-1154,共11页
青藏高原积雪变化对陆面能量水分传输过程有重要影响。本文采用RegCM4.7-CLM4.5模式模拟了高原及其周边地区31年的积雪过程,通过对模拟结果的EOF分解,发现高原积雪的时空变化主要呈现为高原主体与高原东北部反相、东西反相以及南北反相... 青藏高原积雪变化对陆面能量水分传输过程有重要影响。本文采用RegCM4.7-CLM4.5模式模拟了高原及其周边地区31年的积雪过程,通过对模拟结果的EOF分解,发现高原积雪的时空变化主要呈现为高原主体与高原东北部反相、东西反相以及南北反相3种模态,方差贡献率分别为30.05%,14.86%和8.48%。合成分析显示,高原积雪异常中心与高原的主要积雪区较为一致,积雪深度与积雪日数均有减小的气候倾向,高原东南部的"三江源区"减小趋势最明显,高原中北部积雪有略微增加的趋势。积雪与土壤水热参量的相关分析显示,多雪区积雪可以有效减少土壤中热量的流失,对土壤起到"保温"作用,积累和鼎盛阶段积雪与土壤温度、地表热通量同位相变化;积雪融水又可以增加土壤湿度,对土壤起到"增湿"作用,鼎盛阶段积雪与土壤含水量正相关,积雪日数对土壤湿度的影响要高于积雪深度。在多雪区,多雪年积累阶段、鼎盛阶段的土壤温度和土壤湿度也要高于少雪年。对整个高原而言,积雪偏多使得土壤冻结程度加大,土壤含水量减少。 展开更多
关键词 青藏高原 积雪 陆面过程 RegCM4.7-clm4.5模式
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不同湖泊模式对青藏高原典型湖泊适用性对比研究 被引量:7
16
作者 宋兴宇 文莉娟 +4 位作者 李茂善 杜娟 苏东生 阴蜀城 吕钊 《高原气象》 CSCD 北大核心 2020年第2期213-225,共13页
一维湖泊模式是青藏高原湖泊研究的主要手段之一,但不同湖泊模式在青藏高原适用性及其差异依然不够明确。利用MODIS地表温度数据、青藏高原鄂陵湖站点观测的气象数据、湖温及湖面能量数据,驱动、评估和对比了目前应用最为广泛的两个一... 一维湖泊模式是青藏高原湖泊研究的主要手段之一,但不同湖泊模式在青藏高原适用性及其差异依然不够明确。利用MODIS地表温度数据、青藏高原鄂陵湖站点观测的气象数据、湖温及湖面能量数据,驱动、评估和对比了目前应用最为广泛的两个一维湖泊模式Freshwater Lake Model(FLake)和Community Land Model version 4.5(CLM4.5)中耦合的湖泊模块在青藏高原典型湖泊的适用性。结果表明:FLake和CLM模式均能较好的对湖泊热力状况进行模拟,CLM模式对于湖表面温度和湖泊内部不同深度的温度模拟优于Flake模式,净辐射和能量的累积也是CLM模式的模拟值更接近观测值。造成Flake模式模拟偏差更大的原因与模式中计算感热、潜热的摩擦速度有关,观测的摩擦速度均值为0.22 m·s-1,CLM模式中的摩擦速度与观测值接近,为Flake模式的1.5倍,将CLM模式中的摩擦速度替换到Flake模式中后模拟结果有明显的改善。 展开更多
关键词 湖温 摩擦速度 FLAKE clm4.5 鄂陵湖
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Improving Simulation of the Terrestrial Carbon Cycle of China in Version 4.5 of the Community Land Model Using a Revised V_(cmax) Scheme 被引量:4
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作者 WANG Yuan-Yuan XIE Zheng-Hui +1 位作者 JIA Bing-Hao YU Yan 《Atmospheric and Oceanic Science Letters》 CSCD 2015年第2期88-94,共7页
The maximum rate of carboxylation (Vcax) is a key photosynthetic parameter for gross primary produc- tion (GPP) estimation in terrestrial biosphere models. A set of observation-based Vcax values, which take the ni... The maximum rate of carboxylation (Vcax) is a key photosynthetic parameter for gross primary produc- tion (GPP) estimation in terrestrial biosphere models. A set of observation-based Vcax values, which take the ni- trogen limitation on photosynthetic rates into consideration, are used in version 4.5 of the Community Land Model (CLM4.5). However, CLM4.5 with carbon-nitrogen (CN) biogeochemistry (CLM4.5-CN) still uses an inde- pendent decay coefficient for nitrogen after the photosyn- thesis calculation. This means that the nitrogen limitation on the carbon cycle is accounted for twice when CN bio- geochemistry is active. Therefore, to avoid this double nitrogen down-regulation in CLM4.5-CN, the original Vcmax scheme is revised with a new one that only accounts for the transition between Vcmax and its potential value (without nitrogen limitation). Compared to flux tower- based observations, the new Vcmax scheme reduces the root-mean-square error (RMSE) in GPP for China's Mainland by 13.7 g C m-2 yr-1, with a larger decrease over humid areas (39.2 g C m 2 yr-1). Moreover, net primary production and leaf area index are also improved, with reductions in RMSE by 0.8% and 11.5%, respectively. 展开更多
关键词 clm4.5 Vcmax gross primary production net primary production leaf area index
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Utilizing a new soil effective temperature scheme and archived satellite microwave brightness temperature data to estimate surface soil moisture in the Nagqu region, Tibetan Plateau of China 被引量:1
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作者 TIAN Hui Mudassar IQBAL 《Journal of Arid Land》 SCIE CSCD 2018年第1期84-100,共17页
Since the early 2000s, many satellite passive microwave brightness temperature (BT) archives, such as the Advanced Microwave Scanning Radiometer for the Earth Observing System (AMSR-E) BTs, have become the useful ... Since the early 2000s, many satellite passive microwave brightness temperature (BT) archives, such as the Advanced Microwave Scanning Radiometer for the Earth Observing System (AMSR-E) BTs, have become the useful resources for assessing the changes in the surface and deep soil moistures over both arid and semi-arid regions. In this study, we used a new soil effective temperature (T scheme and the archived AMSR-E BTs to estimate surface soil moisture (SM) over the Nagqu region in the central Tibetan Plateau, China. The surface and deep soil temperatures required for the calculation of regional-scale T were obtained from outputs of the Community Land Model version 4.5 (CLM4.5). In situ SM measurements at the CEOP-CAMP/Tibet (Coordinated Enhanced Observing Period Asia-Australia Monsoon Project on the Tibetan Plateau) experimental sites were used to validate the AMSR-E-based SM estimations at regional and single-site scales. Furthermore, the spatial distribution of monthly mean surface SM over the Nagqu region was obtained from 16 daytime AMSR-E BT observations in July 2004 over the Nagqu region. Results revealed that the AMSR-E-based surface SM estimations agreed well with the in situ-based surface SM measurements, with the root mean square error (RMSE) ranging from 0.042 to 0.066 m3/m3 and the coefficient of determination (R2) ranging from 0.71 to 0.92 during the nighttime and daytime. The regional surface soil water state map showed a clear spatial pattern related to the terrain. It indicated that the lower surface SM values occurred in the mountainous areas of the northern, mid-western and southeastern parts of Nagqu region, while the higher surface SM values appeared in the low elevation areas such as the Tongtian River Basin, Namco Lake and bog meadows in the central part of Nagqu region. Our analysis also showed that the new T^scheme does not require special fitting parameters or additional assumptions, which simplifies the data requirements for regional-scale applications. This scheme combined with the archived satellite passive microwave BT observations can be used to estimate the historical surface SM for hydrological process studies over the Tibetan Plateau regions. 展开更多
关键词 soil effective temperature archived AMSR-E brightness temperature clm4.5 soil temperature output Cumulative Distribution Function (CDF) matching surface soil moisture Tibetan Plateau
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Improving microwave brightness temperature predictions based on Bayesian model averaging ensemble approach 被引量:1
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作者 Binghao JIA Zhenghui XIE 《Applied Mathematics and Mechanics(English Edition)》 SCIE EI CSCD 2016年第11期1501-1516,共16页
The choices of the parameterizations for each component in a microwave emission model have significant effects on the quality of brightness temperature (Tb) sim- ulation. How to reduce the uncertainty in the Tb simu... The choices of the parameterizations for each component in a microwave emission model have significant effects on the quality of brightness temperature (Tb) sim- ulation. How to reduce the uncertainty in the Tb simulation is investigated by adopting a statistical post-processing procedure with the Bayesian model averaging (BMA) ensemble approach. The simulations by the community microwave emission model (CMEM) cou- pled with the community land model version 4.5 (CLM4.5) over China's Mainland are con- ducted by the 24 configurations from four vegetation opacity parameterizations (VOPs), three soil dielectric constant parameterizations (SDCPs), and two soil roughness param- eterizations (SRPs). Compared with the simple arithmetical averaging (SAA) method, the BMA reconstructions have a higher spatial correlation coefficient (larger than 0.99) than the C-band satellite observations of the advanced microwave scanning radiometer on the Earth observing system (AMSR-E) at the vertical polarization. Moreover, the BMA product performs the best among the ensemble members for all vegetation classes, with a mean root-mean-square difference (RMSD) of 4 K and a temporal correlation coefficient of 0.64. 展开更多
关键词 Bayesian model averaging (BMA) microwave brightness temperature com-munity microwave emission model (CMEM) community land model version 4.5 clm4.5
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不同初始值对三江源西大滩站多年冻土水热过程模拟的影响
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作者 陈自航 罗斯琼 +3 位作者 王景元 谭晓晴 董晴雪 晋伟 《高原气象》 CSCD 北大核心 2022年第2期282-294,共13页
不同初始值对多年冻土水热过程的模拟有着深刻的影响。本文利用青藏高原三江源多年冻土区西大滩站观测数据,驱动通用陆面模式CLM4.5(Community Land Model version 4.5)对该站多年冻土进行为期14个月的模拟研究。设计三组试验,检验CLM4.... 不同初始值对多年冻土水热过程的模拟有着深刻的影响。本文利用青藏高原三江源多年冻土区西大滩站观测数据,驱动通用陆面模式CLM4.5(Community Land Model version 4.5)对该站多年冻土进行为期14个月的模拟研究。设计三组试验,检验CLM4.5模式对多年冻土模拟性能,探究不同初始土壤温度、液态水含量以及含冰量对模拟结果的影响,并对土壤初始含冰量的计算进行改进,提高了模式对多年冻土水热过程的模拟。通过对比土壤含冰量模拟值,液态水含量和土壤温度观测值与模拟值,结果表明:(1)初始土壤温度、液态水含量会通过影响初始土壤含冰量进而影响CLM4.5模式对多年冻土水热过程的模拟。(2)CLM4.5默认初始土壤温度、液态水含量时,计算出的初始含冰量为0 m^(3)·m^(-3),这使得模式不能准确模拟出多年冻土的特征。在2015年11月上旬至2016年8月上旬土壤含冰量大于0.01 m^(3)·m^(-3),其余时段土壤含冰量几乎为0 m^(3)·m^(-3);整层土壤液态水含量从冬季开始减少,春季开始增加;土壤温度在2.8 m以下全年大于0℃,0~2.8 m呈现“冬冻夏融”的季节性冻土特征。(3)修改初始土壤温度和液态水含量为观测值后,模拟结果呈现多年冻土特性。在1.8 m以下土壤含冰量常年大于0.01 m^(3)·m^(-3);在0~1.0 m土壤液态水含量冬季开始减少,春季开始增加,在1.0 m以下土壤液态水含量常年维持在0~0.01 m^(3)·m^(-3);2.8 m以下土壤温度常年低于0℃,活动层厚度约2.8 m,高估约115.4%。(4)在修改默认值为观测值的基础上,进一步修改初始含冰量的计算,使得模拟的含冰量整体增加。在1.1 m以下土壤含冰量常年大于0.025 m^(3)·m^(-3);在秋季和夏季0~2.3 m土壤液态水含量有所增加,与观测值偏差进一步缩小,2.3 m以下常年维持在0~0.1 m^(3)·m^(-3);活动层厚度减小到1.7 m,高估约30.8%,各层土壤温度模拟偏差较前两组试验均明显改善。 展开更多
关键词 多年冻土 clm4.5模式 土壤含冰量 土壤液态水含量 土壤温度
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