高原气象

作者：杨发利,杨显玉,吕世华

单位：成都信息工程大学大气科学学院/高原大气与环境四川省重点实验室/成都平原城市气象与环境四川省 野外科学观测研究站/四川省气象灾害预报预警工程实验室，四川 成都 610225

关键词：青藏高原,土壤水热,模式土壤分层,冻融砾石参数化,BCC-CSM模式

基金：国家自然科学基金面上项目(42275080),第二次青藏高原综合科学考察研究项目(2019QZKK0103),中国气象局地球系统数值预报中心数值预报模式研发专项(CXFZ2022M001)

本研究旨在通过采用一种新颖的土壤分层及其冻融砾石参数化集成方案， 以增强对青藏高原土壤水热过程的模拟精度。鉴于该地区独特的地理形态和复杂的气候条件， 传统的数值模式在准确模拟方面面临挑战。新方案结合了土壤冻融参数化方案、 土壤砾石参数化方案以及土壤垂直离散化方案， 更全面地考虑了青藏高原土壤的特性和地形的复杂性。为验证所提出方案的有效性， 本研究采用国家地球系统模式中心的BCC-CSM大气环流模式对集成方案进行了测试和评估。模拟结果显示， 通过耦合土壤冻融和砾石参数化方案， 土壤水热分布的模拟效果得到了显著提升， 尤其是在冬季和土壤深层效果较明显。在此基础上， 对土壤分层进行加密（分别增至20层和30层）， 进一步优化了青藏高原土壤温度和湿度的模拟结果。结果显示， 加密至30层的集成方案模拟效果最佳， 20层方案次之。该方案显著降低了土壤温度模拟的偏差和均方根误差， 尤其在青藏高原中西部， 且冬季模拟效果优于夏季。尽管土壤湿度模拟效果不如温度， 但加密方案仍一定程度上减少了误差， 且浅层土壤模拟效果更佳。土壤分层加密提高了模拟值与我国第一代全球大气和陆面再分析产品（Chinese Atmospheric Reanalysis， 简称CRA）之间的相关系数， 增强了模拟与观测的一致性， 尤其在青藏高原中部和西部。本研究不仅为深入理解青藏高原土壤水热过程的机理和特性提供了新的视角， 而且为未来的气候模拟和预测工作提供了关键的方法论和技术支持。此外， 本研究提出的集成方案对于其他高原地区土壤水热过程的模拟也具有参考价值， 并有望在更广泛的领域得到应用和推广。

来源：2025年第3期

《高原气象》期刊编辑部

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