湿润气候区无资料站点土壤湿度插补及预报试验-气象科学.PDFVIP

维普资讯 第 27卷 第 4期 气 象 科 学 Vol-27，NO．4 2007年8月 SCIENTIA M ETEOROLOGICA SINICA Aug．，2007 湿润气候区无资料站点土壤湿度插补及预报试验 彭小燕 。 刘 晶淼 丁裕 国 (1南京信息工程大学，南京，210044)(2中国气象科学研究院，北京 100081) (3江苏省南通市气象局 ，江苏南通，226000) 摘 要 利用前期降水指数法(API)并结合水量平衡方程提出一种土壤湿度的初始化方案， 将所建模型用于湿润气候区无资料站点的土壤湿度插补与预报试验 ，证明其应用 的可行性 。 关键词 土壤湿度 前期降水量指数法 相关 回归方程 统计预报 分类号 P468．023 文献标识码 A 引 言 土壤湿度是陆面水文过程中一个重要的物理参量 。近来有研究表明，土壤湿度在气候变化过程中的作 用仅次于海表温度 ，它对于区域气候模拟结果有着重要 的影响 。]。土壤湿度 的变化导致地表参数发生变 化 ，如地表反照率、土壤热容量 、地表蒸发和植被生长状况等，进而影响地表能量、水分的再分配 ，并通过改变 地表向大气输送 的显热、潜热和长波辐射通量，影响到气候变化 ；气候变化又能引起土壤湿度的变化 。此外， 土壤湿度作为陆面生态系统水循环的重要组成 ，是植物生长发育的基本条件 ，也是研究植物水分胁迫 、进行 作物旱情监测的最基本因子。 目前 ，在大气模式 中发展更加详尽的陆面过程模式是气候研究中热点问题。发展适合不 同大气模式 的 陆面过程模式并将它们分别耦合在相应的大气模式中是大气模式发展和完善的必然趋势。然而，陆面要素 在模式格点 内存在着明显的次网格变化，特别是陆面水文过程 ，包括降水、径流、土壤湿度 、蒸发等过程都存 在很强 的次网格不均匀性 ，对于非均匀地表水文过程的区域描述仍然是困扰陆面过程模拟的一个挑战性难 题 。土壤湿度作为地表水文过程的一个综合指标 ，积累了地表水文过程的大部分信息，但如此重要的物理量 在 目前 的陆面模式和地气耦合 中却没有得到客观的描述 ，主要是由于土壤湿度的时间和空间变率相 当大，并 且即使在同一种下垫面条件下，土壤水分分布也普遍存在不均匀性 ，大范围的观测非常困难。 长期以来 ，由于缺乏土壤湿度观测资料 ，使得人们无法了解土壤湿度和区域气候变化 的关系，也无法产 生大气环流模式 (GCM)所需要 的土壤湿度的初始场 ，同时也无法验证陆面模式 的结果 ，大多数学者仅根据 少数试验点的观测资料研究局地范围内土壤水分的时空变异特征_5]，对于大范围非均匀地表条件下 ，土壤 湿度时空分布类型及其变化规律的研究一直是一个薄弱环节 。因此，多数陆面过程模式中土壤湿度 的参数 化方案难 以客观地反映土壤湿度的时空结构，同时对于土壤湿度的研究亦无法深入 ，但 由于其在气候及环境 研究中的重要地位，迫切需要不断发展观测技术手段 ，获取更多观测资料。基于以上情况 ，正确认识气候变 化的机理，完善土壤湿度的初始化方案及有关 的参数化方案是气候模式研究当前面I临的重要课题。迄今为 止，在全球和区域气候模式 中还没有一个客观、合理的土壤湿度初始化方案。因此 ，建立合理 的土壤湿度初 始化方案是当前 国际气候数值模拟研究中一个重要而迫切的研究课题。 本文根据土壤湿度与降水 以及土壤湿度 自身 的相关关系，利用前期降水指数法 (API)并结合水量平衡 方程提出一种土壤湿度的初始化方案 ，将所建模型用于湿润气候区无资料站点的土壤湿度插补与预报试验 ， 证明其应用的可行性 。 收稿 日期：2005—12-I2；修 改稿 日期：2006—06—15 基金项 目：本文受国家 自然科学基金项 目(编号资助 第一作者简介 ：彭小燕(1980一)。女 ，江苏东 台，硕士 ，主要从事陆面水文过程的研究 维普资讯