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CLM4.5模式模拟安徽省淮南山地森林陆气交换过程 被引量:2
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作者 戴秋丹 郭振海 +4 位作者 王龙欢 孙向明 谢正辉 孙菽芬 肖霞 《大气科学》 北大核心 2025年第1期23-37,共15页
基于2010~2019年ERA5单层再分析资料,结合安徽省淮南森林观测站2016年5月1日至2017年4月30日的大气边界层塔(PBL塔)观测资料,驱动陆面模式CLM4.5(Community Land Model Version 4.5),模拟了淮南山地森林下垫面上的陆面过程,并比较分析... 基于2010~2019年ERA5单层再分析资料,结合安徽省淮南森林观测站2016年5月1日至2017年4月30日的大气边界层塔(PBL塔)观测资料,驱动陆面模式CLM4.5(Community Land Model Version 4.5),模拟了淮南山地森林下垫面上的陆面过程,并比较分析了不同驱动场对其影响,同时设计了土壤质地对土壤湿度影响的三个模拟试验。结果表明,CLM4.5对淮南森林陆气交换过程表现了较好的模拟性能,PBL塔观测资料驱动的总体模拟效果优于ERA5再分析资料的。在辐射模拟方面,CLM4.5利用ERA5资料和PBL塔观测资料,都很好地模拟了辐射分量,特别是PBL塔观测资料驱动的全年模拟结果与观测相关系数达0.97以上,均方根误差在25.056 W m^(-2)以下。ERA5再分析资料强迫模拟的相关系数略低,但也达到了0.92,均方根误差在29.939 W m^(-2)以下。在土壤温度模拟方面,相关系数都达到0.98以上;土壤湿度模拟的相关系数都在0.86以上,但系统性偏高;对感热通量的模拟全年平均的相关系数分别为0.72和0.78。实测的三层土壤质地加上深层给定的土壤质地的数据对土壤湿度的模拟结果与观测最为接近,土壤质地的准确描述可以大幅提高土壤湿度的模拟。本研究发现ERA5单层再分析资料在淮南森林站精度较好,可以应用于该山地森林区域陆—气交换过程的模拟研究。 展开更多
关键词 clm4.5陆面模式 南北气候过渡带 山地森林 土壤质地
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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:10
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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CLM4.5冠层截留方案的敏感性试验与改进 被引量:4
3
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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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
4
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:6
5
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:17
6
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:7
7
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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Improving microwave brightness temperature predictions based on Bayesian model averaging ensemble approach 被引量:1
8
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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Incorporation of a Dynamic Root Distribution into CLM4.5: Evaluation of Carbon and Water Fluxes over the Amazon 被引量:1
9
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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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
10
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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Impacts of Climate Change on the Hydrology of a Small Brazilian Headwater Catchment Using the Distributed Hydrology-Soil-Vegetation Model
11
作者 Lívia Alves Alvarenga Carlos Rogério de Mello +3 位作者 Alberto Colombo Sin Chan Chou Luz Adriana Cuartas Marcelo Ribeiro Viola 《American Journal of Climate Change》 2018年第2期355-366,共12页
Climate change is one of the greatest issues for human society. The objective of this study is to assess the impacts of future climate change on seasonal average discharge and monthly water budget in a small headwater... Climate change is one of the greatest issues for human society. The objective of this study is to assess the impacts of future climate change on seasonal average discharge and monthly water budget in a small headwater catchment, located on the Grande River basin, in Minas Gerais, Brazil. The assessment is carried out using the hydrology model, DHSVM. The atmospheric forcing to drive the Distributed Hydrology-Soil-Vegetation Model (DHSVM) is derived from the downscaling of the HadGEM2-ES projections by the Eta Regional Climate Model, at 5-km high resolution. The projections assume the RCP4.5 and RCP8.5 IPCC AR5 emission scenarios. Baseline period was taken between 1961 and 1990. The projections are assessed in three time slices (2011-2040, 2041-2070 and 2071-2099). The climate change is assessed in time slices of 30 years and in comparison against the baseline period to evaluate the hydrological changes in the catchment. The results showed differences in the hydrological behavior between the emission scenarios and though time slices. Reductions in the magnitude of the seasonal average discharge and monthly water budget may alter the water availability. Under the RCP4.5 scenario, results show greater reductions in the water availability in the first time slice, whereas under RCP8.5 scenario greater reductions are indicated in the third time slice. 展开更多
关键词 CLIMATE Changes RCP4.5 and RCP8.5 Scenarios HYDROLOGICAL model DISCHARGE
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Understanding and simulating of three-dimensional subsurface hydrological partitioning in an alpine mountainous area, China 被引量:1
12
作者 ZHANG Lanhui TU Jiahao +3 位作者 AN Qi LIU Yu XU Jiaxin ZHANG Haixin 《Journal of Arid Land》 SCIE CSCD 2024年第11期1463-1483,共21页
Critical zone(CZ)plays a vital role in sustaining biodiversity and humanity.However,flux quantification within CZ,particularly in terms of subsurface hydrological partitioning,remains a significant challenge.This stud... Critical zone(CZ)plays a vital role in sustaining biodiversity and humanity.However,flux quantification within CZ,particularly in terms of subsurface hydrological partitioning,remains a significant challenge.This study focused on quantifying subsurface hydrological partitioning,specifically in an alpine mountainous area,and highlighted the important role of lateral flow during this process.Precipitation was usually classified as two parts into the soil:increased soil water content(SWC)and lateral flow out of the soil pit.It was found that 65%–88%precipitation contributed to lateral flow.The second common partitioning class showed an increase in SWC caused by both precipitation and lateral flow into the soil pit.In this case,lateral flow contributed to the SWC increase ranging from 43%to 74%,which was notably larger than the SWC increase caused by precipitation.On alpine meadows,lateral flow from the soil pit occurred when the shallow soil was wetter than the field capacity.This result highlighted the need for three-dimensional simulation between soil layers in Earth system models(ESMs).During evapotranspiration process,significant differences were observed in the classification of subsurface hydrological partitioning among different vegetation types.Due to tangled and aggregated fine roots in the surface soil on alpine meadows,the majority of subsurface responses involved lateral flow,which provided 98%–100%of evapotranspiration(ET).On grassland,there was a high probability(0.87),which ET was entirely provided by lateral flow.The main reason for underestimating transpiration through soil water dynamics in previous research was the neglect of lateral root water uptake.Furthermore,there was a probability of 0.12,which ET was entirely provided by SWC decrease on grassland.In this case,there was a high probability(0.98)that soil water responses only occurred at layer 2(10–20 cm),because grass roots mainly distributed in this soil layer,and grasses often used their deep roots for water uptake during ET.To improve the estimation of soil water dynamics and ET,we established a random forest(RF)model to simulate lateral flow and then corrected the community land model(CLM).RF model demonstrated good performance and led to significant improvements in CLM simulation.These findings enhance our understanding of subsurface hydrological partitioning and emphasize the importance of considering lateral flow in ESMs and hydrological research. 展开更多
关键词 subsurface hydrological partitioning lateral flow random forest model community land model(CLM) alpine mountainous area
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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
13
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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内蒙古地区下垫面变化对土壤湿度数值模拟的影响 被引量:11
14
作者 宋海清 李云鹏 +4 位作者 师春香 于燕 孙小龙 杨晓华 吴昊 《大气科学》 CSCD 北大核心 2016年第6期1165-1181,共17页
利用第二次全国土壤调查土壤质地数据(SNSS)和中国区域陆地覆盖资料(CLCV)将陆面过程模式CLM3.5(Community Land Model version 3.5)中基于联合国粮食农业组织发展的土壤质地数据(FAO)和MODIS卫星反演的陆地覆盖数据(MODIS)... 利用第二次全国土壤调查土壤质地数据(SNSS)和中国区域陆地覆盖资料(CLCV)将陆面过程模式CLM3.5(Community Land Model version 3.5)中基于联合国粮食农业组织发展的土壤质地数据(FAO)和MODIS卫星反演的陆地覆盖数据(MODIS)进行了替换,使用中国气象局陆面数据同化系统(CMA Land Data Assimilation System,CLDAS)大气强迫场资料,分别驱动基于同时改进土壤质地和陆地覆盖数据的CLM3.5(CLM-new)、基于只改进陆地覆盖数据的CLM3.5(CLM-clcv)、基于只改进土壤质地数据的CLM3.5(CLM-snss)和基于原始下垫面数据的CLM3.5(CLM-ctl),对内蒙古地区2011~2013年土壤湿度的时空变化进行模拟试验,研究下垫面改进对CLM3.5模拟土壤湿度的影响。将四组模拟结果与46个土壤水分站点观测数据进行对比分析,结果表明:相对于控制试验,CLM-clcv、CLM-snss和CLM-new都能不同程度地改进土壤湿度模拟,其中CLM-clcv主要在呼伦贝尔改进明显,CLM-snss则在除呼伦贝尔以外的大部地区改进显著,CLM-ctl模拟的土壤湿度在各层上均系统性偏大,而CLM-new模拟土壤湿度最好地反映出内蒙古地区观测的土壤湿度的时空变化特征,显著改善了土壤湿度的模拟,体现在与观测值有着更高的相关系数和更小的平均偏差与均方根误差。 展开更多
关键词 CLDAS(CMA LAND Data ASSIMILATION System) CLM3.5(Community LAND model version 3.5) 土壤湿度 下垫面 内蒙古地区
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地表能量平衡方程在新疆地表温度模拟中的应用 被引量:3
15
作者 任余龙 李毅 +2 位作者 李红 吴晶 柳媛普 《中国沙漠》 CSCD 北大核心 2021年第3期137-146,共10页
地表温度是影响地表能量收支平衡和气候变化的重要因子,也是评价陆面模式性能的主要指标。新疆下垫面包括沙漠、绿洲、冰川、积雪等多种类型,其地表温度变化对生态环境和天气气候变化有重要影响。为了找到影响第三代陆面模式NCAR CLM4.... 地表温度是影响地表能量收支平衡和气候变化的重要因子,也是评价陆面模式性能的主要指标。新疆下垫面包括沙漠、绿洲、冰川、积雪等多种类型,其地表温度变化对生态环境和天气气候变化有重要影响。为了找到影响第三代陆面模式NCAR CLM4.5模拟新疆地表温度效果的主要因子,促进该模式发展,在对ERA-5再分析资料评估基础上,以其作为实况资料,首先对CLM4.5长时段模拟新疆地表温度的效果开展评估,然后利用地表能量平衡方程得到的地表温度变化影响因子分离方法,揭示出引起新疆地表温度模拟偏差的主要因子。结果表明:ERA-5地表温度的空间分布特征、量级和时间变化与观测结果一致,可用来研究该区域地表温度变化。CLM4.5对新疆地表温度模拟冷偏差值较大,但相关性显著,且误差与气候背景和下垫面条件有关。CLM4.5模拟的潜热值偏大是地表温度模拟值偏低的主要原因,CLM4.5模拟的潜热值在新疆大部分区域比ERA-5的多90%以上。CLM4.5对新疆0-10 cm土壤湿度模拟值偏大,蒸散过强,导致潜热通量偏大,因此改进土壤湿度计算方案是提高该陆面模式对新疆地表温度模拟水平的有效途径。 展开更多
关键词 干旱荒漠区 clm4.5 地表温度 模拟偏差
原文传递
基于WRF驱动的CLM模型对青藏高原地区陆面过程模拟研究 被引量:14
16
作者 罗立辉 张耀南 +2 位作者 周剑 潘小多 孙维君 《冰川冻土》 CSCD 北大核心 2013年第3期553-564,共12页
NCAR-CLM是目前国际上发展较为完善的陆面过程模型.鉴于大多数研究利用气象站点的数据驱动CLM模型,尝试将WRF气候模型的模拟结果作为驱动CLM的面上强迫场数据来对青藏高原陆面能量特征进行模拟研究.对WRF气候模型模拟的输出结果与青藏... NCAR-CLM是目前国际上发展较为完善的陆面过程模型.鉴于大多数研究利用气象站点的数据驱动CLM模型,尝试将WRF气候模型的模拟结果作为驱动CLM的面上强迫场数据来对青藏高原陆面能量特征进行模拟研究.对WRF气候模型模拟的输出结果与青藏高原气象站观测数据进行比较分析表明,WRF模拟输出的气温和向下短波辐射数值与观测值的相关系数大于0.92(p>0.05),气压和比湿的R2在0.80以上(p>0.05),降雨和风速的模拟性能不稳定,但WRF模拟输出的强迫场也可以作为CLM模型的驱动数据.CLM模拟的地表温度、感热和潜热通量与青藏高原气象站观测的地表温度以及涡度通量数据验证分析表明,虽然CLM对地表温度的模拟在合理范围内,但模拟与观测值还是有较大偏差,潜热和感热之间的相关系数分别为0.87和0.68(p>0.05),表明CLM的模拟结果在单点上是可靠的.据此,在此模拟结果基础上分析了青藏高原地区的陆面能量时空分布特征. 展开更多
关键词 CLM陆面过程模型 WRF驱动 模型评估 青藏高原 陆面能量特征
原文传递
1901-2010年青藏高原土壤温度变化的模拟研究 被引量:4
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作者 郭东林 李多 刘广岳 《第四纪研究》 CAS CSCD 北大核心 2017年第5期1102-1110,共9页
冻土变化是气候变化研究领域的热点问题之一,而土壤温度是冻土变化研究的重要参量。但目前对百年尺度土壤温度,特别是深层土壤温度变化的认识还存在不足。本研究利用CRUNCEP大气强迫资料驱动最新版本的通用陆面模式(CLM4.5)对过去... 冻土变化是气候变化研究领域的热点问题之一,而土壤温度是冻土变化研究的重要参量。但目前对百年尺度土壤温度,特别是深层土壤温度变化的认识还存在不足。本研究利用CRUNCEP大气强迫资料驱动最新版本的通用陆面模式(CLM4.5)对过去百年的青藏高原土壤温度变化进行了模拟研究。利用来自气象站和野外钻孔监测站的土壤温度观测资料对模拟结果进行了验证,结果显示:1)通用陆面模式能合理地模拟出观测的青藏高原土壤温度变化,模拟和观测结果的相关系数为0.92,纳什效率系数为0.82,趋势分别为0.27℃/10年和0.28℃/10年。模拟结果明显优于再分析资料;2)1901~2010(1979~2010)年青藏高原15m土壤温度增加率为0.05(0.27)℃/10年,冬季增温高于夏季,土壤增温随深度增加而减弱、随经度增加而减小、随纬度的增加呈先增加后略减小的变化;3)青藏高原土壤温度变化主要受气温控制,1m(15m)深度土壤温度对气温变化的敏感性为0.79(0.37)℃/℃,浅层土壤温度对气候变化较深层敏感,多年冻土温度对气候变化较季节冻土敏感。这些结果从百年时间尺度上深化了对青藏高原土壤温度变化的认识。 展开更多
关键词 青藏高原 土壤温度 clm4.5 数值模拟
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陆面模式CLM对若尔盖站冻融期模拟性能的检验与对比 被引量:19
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作者 陈渤黎 罗斯琼 +1 位作者 吕世华 张宇 《气候与环境研究》 CSCD 北大核心 2014年第5期649-658,共10页
陆面模式CLM(Community Land Model)是目前国际上发展较为完善并被广泛应用的陆面过程模式。本文使用中国科学院寒区旱区环境与工程研究所位于青藏高原东部的若尔盖高原湿地生态系统研究站的观测资料,对CLM3.0版本及CLM4.0版本在上述地... 陆面模式CLM(Community Land Model)是目前国际上发展较为完善并被广泛应用的陆面过程模式。本文使用中国科学院寒区旱区环境与工程研究所位于青藏高原东部的若尔盖高原湿地生态系统研究站的观测资料,对CLM3.0版本及CLM4.0版本在上述地区的模拟性能进行了检验与对比。通过比较观测值与模拟值,验证了模式在高原季节性冻土地区的适用性,发现CLM4.0较CLM3.0在模拟结果上有了一定提高。CLM4.0加入了未冻水参数化方案,使模式可以模拟到冬季土壤冻结后存留的未冻水,显著增加了冻融期间土壤含水量的模拟,同时减小了土壤含冰量的模拟值。并因此增大了模拟的冻土热容量,减小了热导率,使冻融期间土壤温度的模拟也有了一定改善。但是模拟中也发现对于较深层土壤,温度模拟值在冻融期间较观测显著偏低。另外,在消融(冻结)过程阶段CLM4.0模拟的土壤含水量骤增(骤降)的时间均较观测提前。消融过程、冻结过程阶段模拟时间偏短,而完全冻结、完全消融阶段模拟时间偏长。因此CLM对于高原冻土地区的模拟仍是其需要重点改进的地方之一。 展开更多
关键词 CLM模式 陆面过程 土壤冻融 模拟试验
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三个陆面过程模式在西北半干旱区的模拟性能对比 被引量:8
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作者 杨扬 杨启东 +1 位作者 孙旭映 王丽娟 《气候与环境研究》 CSCD 北大核心 2016年第4期405-417,共13页
利用NOAH(The Community Noah Land Surface Model)、SHAW(Simultaneous Heat and Water)和CLM(Community Land Model)3个不同的陆面过程模式及兰州大学(Semi-Arid Climate Observatory and Laboratory,SACOL)2007年的观测资料,对黄土... 利用NOAH(The Community Noah Land Surface Model)、SHAW(Simultaneous Heat and Water)和CLM(Community Land Model)3个不同的陆面过程模式及兰州大学(Semi-Arid Climate Observatory and Laboratory,SACOL)2007年的观测资料,对黄土高原半干旱区的陆面过程进行了模拟研究。通过与观测值间的对比,考察不同陆面过程模式在半干旱区的适用性。研究结果表明:3个模式在半干旱区的模拟性能有较大差异。其中,CLM模式模拟的20 cm以上的浅层土壤温度最优,SHAW模式模拟的深层土壤温度最优;SHAW模式模拟的土壤含水量与观测值最为接近,而NOAH和CLM模式模拟值有较大偏差;3个模式均能较好地模拟地表反射辐射,其中SHAW模式模拟值与观测值的偏差最小;对地表长波辐射的模拟,CLM模式的模拟最优;3个模式均能较好地反映感热、潜热通量的变化趋势,其中CLM模式对感热的模拟性能优于其他两个模式,在有降水发生后的湿润条件下,CLM模式对潜热的模拟性能最优,而无降水的干燥条件下,CLM模式的模拟偏差最大,NOAH模式对冬季潜热的模拟最优。总体而言,CLM模式能够更好地再现半干旱区地气之间的相互作用,但模式对土壤含水量及干燥条件下的潜热通量的模拟较差,模式对半干旱区陆气间的水文过程还有待进一步的研究和改进。 展开更多
关键词 陆面过程 NOAH模式 SHAW模式 CLM模式 半干旱区 半干旱气候与环境监测站(SACOL)
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农牧交错带陆面过程的数值模拟研究 被引量:6
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作者 赵海英 郭振海 +1 位作者 张宏昇 何金海 《气候与环境研究》 CSCD 北大核心 2006年第4期535-545,共11页
利用CLM(Common Land Model)模式对我国内蒙古奈曼旗农牧交错带沙漠和农田两种不同典型下垫面的陆面过程进行了数值模拟试验,并与外场试验观测结果进行了对比分析。结果表明:无论是沙漠还是农田试验,CLM都能够较好地模拟其辐射通量和土... 利用CLM(Common Land Model)模式对我国内蒙古奈曼旗农牧交错带沙漠和农田两种不同典型下垫面的陆面过程进行了数值模拟试验,并与外场试验观测结果进行了对比分析。结果表明:无论是沙漠还是农田试验,CLM都能够较好地模拟其辐射通量和土壤中的热传导特征,CLM的模拟结果能够真实地再现试验期间土壤热传导过程对天气过程的响应。相比而言,模式对沙漠地区长波辐射通量和干燥时期短波辐射通量的模拟结果好于农田,其原因可能是因为农田下垫面植被及土壤特征较沙漠复杂,有着很大的不确定性,造成了农田地表反照率和温度模拟的偏差。而对农田热传导的模拟结果好于沙漠,反映了CLM对含水量较大、持水力较强的农田下垫面的热传导模拟能力较好,而对含水量较小、持水力较弱的沙漠下垫面的热传导模拟能力相对较差。 展开更多
关键词 陆面过程 CLM模式 农牧交错带 热传导
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