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21 12 地球科学进展 Vol.21 No.12 第 卷第 期 2006 12 ADVANCES IN EARTH SCIENCE Dec. 2006 年 月 ， 1001-8166 2006 12-1339-11 文章编号： （ ） 冻土模式的改进和发展 * 李 倩，孙菽芬 LASG 100029 （中国科学院大气物理研究所， ，北京 ） 摘 要：本研究首先对当今常用的冻土模式进行了改进。以土壤总焓和土壤水总质量替代原来的 温度和体积水含量作为方程预报量，使冰水相变速率项变为诊断量，避免了原冻土模式计算过程中 由于冰水相变速率项预估的误差造成计算过程中的温度偏差。同时对该新形式模式所发展的诊断 量方程组设计了合理省时的数值计算方案。实验表明，改进后模式的模拟结果与观测值有较好的 3 吻合。此外，分析比较了目前常用的 种冻融方案的理论基础及模拟结果，发现基于热力学平衡态 推导得到的包含土壤水势影响的参数化方案能很好地模拟土壤的冻融变化过程，不同的冻融方案 会对土壤内的温度、水量及表面的感热和潜热模拟结果产生较大的影响。 关 键 词：冻土模式新形式；新的数值求解方案；不同冻融相变方案 P642.14 A 中图分类号： 文献标识码： 3 ［］ 温室气体 ，它的冻融状态会影响陆地温室气体的 1 引 言 释放量。这样特有的性质极大地影响着陆地与大气 冻土在全球范围的分布很广。据统计，现代多 的能量交换，改变雨水、雪融水的入渗，对地表径流 23 年冻土分布的面积占了全球陆地面积的 ％～ 和陆面水文循环起到调节作用。因此冻土过程的模 1 25 ［］ ％ 。各大洲均有季节冻结发生，在欧亚大陆， 拟对于地气相互作用、区域气候和全球气候的模拟 30 N 系统冻结区南界一般可到 °。我国是世界第三 极为重要。 大冻土国，多年和季节性冻土面积占陆地面积的 已有大量的研究工作表明，冻土过程对气候变 75％，主要分布在青藏高原这样的气候变化敏感 化的影响是不能忽视的。所以，在陆面过程模式和 1 ［］ 区 。 气候模式中考虑土壤的冻融过程已成为研究区域气
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