Page 83 - 《高原气象》2022年第1期

1 期 刘宜纲等：区域气候模式RegCM砾石参数化方案在青藏高原不同区域土壤水分输送的模拟分析 81
据（CRA-40），根据中国气象局关于 CRA-40的产品 由于本文主要侧重于地表土壤水文过程的分析，因
对比评估结果，CRA-40 在中国区域与人工观测资 此首先有必要比较两种方案在高原不同区域计算
料的偏差和均方根误差较小而相关系数较高，表明 的土壤水属性的差异（图 1）。本文将 1. 0 m 以上的
CRA-40数据的精度优于其余产品。 土壤深度定义为浅层土壤，1. 0~2. 0 m 范围内的土
3. 3 评估方法 壤深度定义为中层土壤，2. 0 m 以下定义为深层土

选用平均绝对误差（MAE）与相关系数（r）分别 壤。原方案在高原西部与中部计算得出的各土壤
对砾石参数化方案与原始土壤水热参数化方案在 水属性在整层土壤中均为常数，而砾石方案由于考
高原不同区域模拟的土壤体积含水量进行检验，公 虑了高原地区砾石含量高的实际情况，计算得出的
式如下： 各土壤水属性随土壤深度而变化。
1 N 砾石方案在高原西部计算的矿质土壤 B指数在
MAE = ∑ | M i - R i | （1）
N i = 1 整层土壤中均大于原方案，两种方案的差异在土壤
- -
N (M i - M ) ( R i - R ) 中层以下达到最大。砾石方案在高原中部计算的
r = ∑ i = 1 （2） 矿质土壤 B 指数在土壤浅层大于原方案，在中层迅
-
-
N (M i - M ) 2 N ( R i - R ) 2
∑ i = 1 ∑ i = 1
速回落并小于原方案，两种方案的差异在浅层达到
式中： M i 为模拟结果； R i 为参照数据； N为样本数。 最大。砾石方案在高原东南部计算的矿质土壤 B指
数与原方案的垂直变化较为一致，但在整层土壤中
4 结果与分析
均小于原方案。砾石方案在高原西部计算的矿质
4. 1 土壤水属性分析 土壤孔隙度在整层土壤中均小于原方案，两种方案
在 RegCM4. 7 模式中，B 指数的改变会引起土 的差异在中层以下达到最大。砾石方案在高原中
壤导水率与地下水位的变化，进而改变土壤体积含 部计算的矿质土壤孔隙度在土壤浅层小于原方案，
水量的变化率；土壤孔隙度是影响水分传输的关键 中层以下快速上升，两种方案的差异在浅层达到最
属性；土壤基质势同样会影响土壤体积含水量的变 大。砾石方案在高原东南部计算的矿质土壤孔隙
化率；土壤饱和导水率决定了土壤最大渗透能力。 度的垂直变化与高原中部较为相似。

图1 两种方案在青藏高原不同区域计算的各土壤水属性
Fig. 1 The soil hydraulic properties calculated by the two schemes over the different areas of Qinghai-Xizang Plateau