中国区域土壤湿度变化的模拟研究
  • 【摘要】

    土壤湿度是气候变化研究中的关键物理量之一,控制着陆气相互作用过程的能量和水循环过程,是气候模拟检验和长期变化研究的主要对象.目前,由于全球范围内缺少一套长期的完整的土壤湿度观测数据,制约了这一领域研究的进展.基于此,本文在建立基于气象台站观测资料的陆面模式CL,M3.5中国区域大气驱动场的基础上,驱动CLM3.5模拟生成一套中国区域长时期的高时空分辨率的土壤湿度数据集.通过与观测土壤湿度的对比检验... 展开>>土壤湿度是气候变化研究中的关键物理量之一,控制着陆气相互作用过程的能量和水循环过程,是气候模拟检验和长期变化研究的主要对象.目前,由于全球范围内缺少一套长期的完整的土壤湿度观测数据,制约了这一领域研究的进展.基于此,本文在建立基于气象台站观测资料的陆面模式CL,M3.5中国区域大气驱动场的基础上,驱动CLM3.5模拟生成一套中国区域长时期的高时空分辨率的土壤湿度数据集.通过与观测土壤湿度的对比检验和不同大气驱动场的模拟比较,检验了基于台站观测气象资料建立的大气驱动场在模拟中国区域土壤湿度变化方面的优势.并结合表征气象干旱程度的Parlmer指数和卫星反演土壤湿度(ESCAT、AMSR-E)及同化土壤湿度(GLDAS)和CPC土壤湿度数据,揭示了中国区域土壤湿度空间分布的主要特征以及长期变化趋势.通过控制试验,探讨了中国区域土壤湿度变化对气候要素变化的敏感性和主要敏感区域,以及土壤湿度变化对单一气候因子变化的响应特点,分析了不同地区不同气候因子对土壤湿度变化的影响特征.未来不同温室气体排放情景下,气候变化对土壤湿度变化趋势的影响也是本文关注的一个主要问题.通过以上的模拟检验和比较分析本文得到了以下主要结论:1)基于气象台站观测资料建立的大气驱动场在驱动陆面模式CLM3.5模拟中国区域土壤湿度空间分布特征和变化趋势方面较再分析资料(CNEP/NCAR、ERA40)和基于再分析资料修订的PrirIceton数据更加真实和准确.2)全球尺度的陆面模式CLM3.5能够较好的描述中国区域尺度,甚至流域尺度的土壤湿度空间分布和长期变化趋势,在流域和区域尺度上具有较好的应用性.3)基于观测资料的大气驱动场驱动陆面模式CLM3.5模拟的中国区域~0.5经纬度1951-2008年0-3.43m深度的lO层土壤的土壤湿度数据集,总体上能够真实的描述中国区域内土壤湿度的空间分布特征和长期的变化趋势,为不同的区域气候模拟结果的比较和检验提供了比较客观和真实的对比检验数据.4)控制试验表明,叶l围区域土壤湿度变化对不同气候要素的敏感性存在差异,其中降水量变化是控制土壤湿度空间分布和长期变化趋势的主导因子,辐射、气温和风速的变化在不同地区对土壤湿度变化施加不同的影响.多个因了的共同作用决定了土壤湿皮变化的时空特征.5)不同的温室气体排放情景下气候变化不同,从而导致中国区域内不同地区和不同时段内土壤湿度变化存在不同的特征,但总体上土壤湿度呈变干趋势.本文关于中国区域土壤湿度变化的模拟研究存在的主要问题:1)基于气缘台站观测资料建立的陆面模式cLM3.5的人气驱动场,在站点资料质量控制和缺失数据的插补,站点数据网格化和时间降尺度方面还存在不同程度的不足之处.2)陆面模式CL,M3.5模拟的中国区域土壤温度数据与观测数据的对比分析结果表明在中国大部分区域模拟土壤温度比观测土壤温度偏大,并且变化的幅度偏小.尽管本文对模拟土壤温度的这偏差参照观测土壤温度进行了统计学方法的正处理,但对分析区域土壤温度空间分布特征和长期变化趋势依势存在不同程度的不确定性.综合上述研究结果和研究中存在的问题,下一步将主要着力于中国 区域大气驱场的完善和陆面模式CLM3.5物理过程的改进.进一步提高土壤温度模拟的准确性. 收起<<

  • 【作者】

    李明星 

  • 【学科专业】

    气象学

  • 【授予学位】

    博士

  • 【授予单位】

    中国科学院研究生院

  • 【导师姓名】

    马柱国

  • 【学位年度】

    2010

  • 【语种】

    chi

  • 【关键词】

    中国区域%土壤湿度%时空变化%气候敏感性%陆面模式CLM3.5