Page 39 - 《高原气象》2022年第1期

1 期 罗江鑫等：青藏高原多雪年与少雪年土壤水热特征模拟分析 37

图1 积雪年内的平均积雪深度（单位：cm）
图(a)中A、B、C为3个雪深不同的研究区域
Fig. 1 Average snow depth in a snowfall year. Unit：cm. In Fig. 1（a），A，B，C indicate the three different snow depths of study area
部，而遥感雪深则集中在高原中东部；在量值上， 1
é 1 N 2 ù 2
模拟雪深在喜马拉雅山脉、高原西北、高原东南 3 RMSE = ê ∑ ( x i - y i ) ú （3）
ë N i = 1 û
个大值区均要明显高于遥感雪深，且模拟雪深的大
式中：x、y 分别为模拟数据与观测数据在积雪年内
值中心可达 30~40 cm（图中的空白部分），而遥感雪 的平均值；x 、y 分别为逐日的模拟数据和观测
深最高只有22 cm。 数据。 i i
高原积雪的空间分布特征也显示出，高原东西 CLM4. 5中，土柱被分为15层进行计算，土层深

部积雪具有显著差异。积雪量的不同，积雪对土壤 度依次为 0. 7，2. 8，6. 2，11. 9，21. 2，36. 6，62. 0，
的影响效果也不同。因此，后文主要挑选了 3 个雪 103. 8， 172. 8， 286. 5， 473. 9， 783. 0， 1293. 5，
深不同的区域来分析积雪对土壤水热传输的影响 2132. 7 和 3517. 8 cm。本文选取了离两个观测站点
机制，每个区域均为 5 个经距×3 个纬距，3 个区域 最近的格点，并将模拟的土壤温湿度插值到观测相
［图 1（a）矩形区域］的大致范围为：A：32°N-35°N， 应的土壤深度（5 cm、10 cm、20 cm 和 40 cm）后再
81°E -86°E；B：32°N -35°N，96°E -101°E；C： 做统计分析。从表 2 可以看出，两个地区的土壤温
29°N-32°N，93°E-98°E。A、B、C 三个区域多雪 度均模拟偏低，其中玛多偏低 2~5 ℃，RMSE 为 3~
年平均模拟雪深分别为 4. 91，0. 26 和 3. 94 cm；少 5 ℃，那曲偏低 5~6 ℃，RMSE 约为 6 ℃。陈渤黎
雪年平均模拟雪深分别为3. 01，0. 37和3. 53 cm。 （2014a，2014b）和梁玲等（2009）均曾指出，RegCM
3. 2 土壤温湿度观测值与模拟值 对高原地区的气温模拟存在 5~6 ℃的冷偏差，而降
采用相关系数（R）、平均偏差（ME）、均方根误 水则模拟偏多。通过地气相互作用，气温的偏低也
会导致土壤温度的偏低。从变化趋势来看，模式能
差（RMSE）来评估模式对土壤温湿度的模拟性能。
够较好地捕捉到土壤的温度波动，两个地区 4 个土
R 用以揭示模拟与观测数据变化趋势的相似程度，
层的相关系数均在 0. 95 及以上。积雪的增加会减
ME 表征模拟与观测数据的总体偏差，RMSE 表示
少土壤对太阳辐射的吸收，两个地区 4 个土层多雪
模拟与观测值在一个积雪年内偏差绝对值的叠加。
年的平均偏差均要低于少雪年，玛多平均低 1 ℃，
三个统计量的计算公式如下：
那曲平均低 0. 5 ℃。但积雪的增加会使得模式对土
N ( x i - x ) ( y i - y )
R = ∑ i = 1 （1） 壤温度变化趋势的捕捉能力变差，多雪年的相关系
N ( x i - x ) ( y i - y ) 2
2
∑ i = 1 数整体比少雪年小0. 01。
1 N 从土壤湿度的偏差统计（表 3）来看，土壤湿度
ME = ∑ ( x i - y i ) （2）
N i = 1 的相关系数比土壤温度低 0. 1~0. 3，而玛多与那曲