Page 95 - 《高原气象》2022年第1期

第 41 卷 第 1 期 高 原 气 象 Vol. 41 No. 1
2022 年 2 月 PLATEAU METEOROLOGY February，2022

付春伟，胡泽勇，卢珊，等，2022. 基于 CLM4. 5 模式的季节冻土区土壤参数化方案的模拟研究［J］. 高原气象，41（1）：93-
106. FU Chunwei，HU Zeyong，LU Shan，et al，2022. A Simulation Study on Soil Parameterization Scheme of Seasonally Fro‐
zen Ground Regions based on CLM4. 5［J］. Plateau Meteorology，41（1）：93-106. DOI：10. 7522/j. issn. 1000-0534. 2021.
00050.

基于CLM4.5模式的季节冻土区土壤

参数化方案的模拟研究

付春伟 1，2，3 ，胡泽勇 1，2 ，卢 珊 1，2，3，4 ，吴 笛 1，2，3 ，樊威伟 1，2，3

（1. 中国科学院西北生态环境资源研究院 寒旱区陆面过程与气候变化重点实验室，甘肃 兰州 730000；
2. 中国科学院西北生态环境资源研究院 那曲高寒气候环境观测研究站，西藏 那曲 852000；
3. 中国科学院大学，北京 100049；
4. 陕西省气象服务中心，陕西 西安 710015）

摘要：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、Côté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 Côté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，Côté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。
关键词：季节冻土区；CLM4.5模式；土壤温湿度；参数化方案
文章编号：1000-0534（2022）01-0093-14 中图分类号：P642.14 文献标识码：A
DOI：10. 7522/j. issn. 1000-0534. 2021. 00050

1 引言 理的模拟，尤其是其水热传输过程的模拟，对于提
升气候模式在区域气候甚至全球气候中的模拟能
青藏高原号称“世界屋脊”，南邻副热带，北至
力有着至关重要的作用。
中纬度，平均海拔达 4000 m 以上，是世界上海拔最
陆面过程的重要性在于其与人类生活息息相
高、地形最复杂的高原。青藏高原由于其独特的地
关。土壤是陆面过程的主体，冻土是陆面重要的强
理位置、海拔及复杂的下垫面形成了其周围独特的
迫因子。按冻结状态的持续时间，冻土可分为多年
大气环流形势，对我国的天气气候、东亚大气环
流，甚至全球气候都产生了重要的影响。 冻土和季节冻土两类，中国作为世界第三大冻土
陆面过程指发生在陆地下垫面一侧并与大气 国，冻土主要分布于号称“世界第三极”的青藏高原
6
2
圈运动密切相关的过程，陆面过程反映了地表和大 上。青藏地区冻土面积约为 2. 7×10 km ，其中多
2
6
气之间动量、能量、水分等的交换过程，陆面过程 年冻土和季节冻土的面积分别为 1. 5×10 km 和
6
与气候变化的关系是相互的。对陆面过程进行合 1. 2×10 km（郭东林，2012）。很多学者分析研究了
2
收稿日期：2020⁃12⁃31；定稿日期：2021⁃05⁃31
资助项目：第二次青藏高原综合科学考察研究项目（2019QZKK0103）；国家自然科学基金项目（91837208）；中国科学院战略性先导科技
专项（XDA2006010101）；国家重点研发计划项目（2018YFC1505701）
作者简介：付春伟（1993-），男，河南驻马店人，博士研究生，主要从事陆面过程的数值模拟研究. E-mail：fuchunwei@lzb.ac.cn
通信作者：胡泽勇（1965-），男，山西五台人，研究员，主要从事陆面过程与气候变化研究. E-mail：zyhu@lzb.ac.cn