Page 20 - 《高原气象》2025年第3期
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第 44 卷  第 3 期                         高     原    气     象                             Vol. 44  No. 3
                2025 年 6 月                       PLATEAU METEOROLOGY                               June， 2025


             刘子莎， 吕世华， 包逸群， 2025.  不同土壤分层方案对土壤冻融过程的影响研究［J］. 高原气象， 44（3）： 578-590.  LIU Zisha，
             LÜ Shihua， BAO Yiqun， 2025.  Study on the Influence of Different Soil Stratification Schemes on Soil Freezing and Thawing Pro‐
             cess［J］. Plateau Meteorology， 44（3）： 578-590.  DOI： 10. 7522/j. issn. 1000-0534. 2024. 00095. CSTR：32265. 14. gyqx. CN62-
             1061/P. 2024. 00095.




                    不同土壤分层方案对土壤冻融过程的影响研究



                                               刘子莎， 吕世华， 包逸群

                       （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）


                     摘要： 本文利用BCC_AVIM陆面模式， 结合土壤加密观测资料， 评估不同土壤分层方案对土壤温、 湿度的
                     模拟效果， 结果表明加密方案的模拟效果最佳。在BCC_AVIM陆面模式中定义土壤层次为10层， 将每个
                     相邻的节点深度进行线性插值， 得到一个新的20层方案， 在本文中称为加密方案； 参考模式CLM5. 0中的
                     土壤分层方案， 同时应用到BCC_AVIM陆面模式中， 土壤层次也为20层， 在本文称为CLM5. 0方案。将
                     改进前后土壤分层方案的模拟结果与加密观测数据对比分析发现： （1）加密观测资料与原观测资料对于整
                     个垂直层次上的土壤温、 湿度的变化趋势都能较好地反映， 但对于土壤冻结期而言， 加密观测资料对于
                     浅层土壤的温度变化与深层土壤的湿度变化刻画更为细致。（2）对于冻结期土壤温、 湿度而言， 加密方
                     案、 CLM5. 0 方案相比于原方案的模拟效果均有所提升。其中加密方案与实测数据温、 湿度的数值大
                     小、 振幅变化最为接近。同时， 加密方案对土壤浅中层发生冻结的时间判定更为合理。（3）对于消融期土
                     壤温、 湿度而言， 加密方案、 CLM5. 0 方案相比于原方案的模拟效果均有所改善。在土壤浅中层进入消
                     融状态之后， 加密方案对土壤温、 湿度的模拟与实测数据在数值大小与变化趋势上更为接近。
                     关键词： 土壤分层； 土壤温湿度； 冻融过程； BCC_AVIM模式
                     文章编号： 1000-0534（2025）03-0578-13   中图分类号： P437   文献标识码： A
                     DOI： 10. 7522/j. issn. 1000-0534. 2024. 00095
                     CSTR： 32265. 14. gyqx. CN62-1061/P. 2024. 00095


              1  引言                                             的加剧， 全球生态环境正经历前所未有的变革， 给
                                                                陆面过程研究带来了更为严峻的挑战（Rodell et al，
                  陆面过程主要是指在陆地表面与土壤之间发
                                                                2009； Xie et al， 2016； Zou et al， 2014）。为了深入
             生的一系列物理、 化学、 生物及水文过程（Niu et al，
                                                                探究这些复杂过程， 陆面过程模式作为重要的研究
             2011；  Kowalczyk  et  al，  2013；  Shukla  and  Mintz，   工具被广泛应用。然而， 陆面下垫面的复杂性、 分
             1982； 牛国跃等， 1997； 戴永久， 2020； 王龙欢等，                 布的不均匀性， 给陆面过程模式的完善与发展带来
             2021）。这些过程不仅受到气候因素的影响， 同时                          了诸多技术难题（王龙欢等， 2021）。
             也 会 对 天 气 与 气 候 系 统 产 生 显 著 的 反 馈 效 应                  黄河源区， 位于青藏高原的东北部， 是一个独
             （Bonan，  1998；  Pielke  and  Avissar，  1990；  Dickin‐  特的地理单元， 其显著特征是连续多年冻土、 季节
             son， 1995； Peixoto and Oort， 1992； 陈海山和孙照          性冻土和岛状多年冻土交织共存。同时， 这里冰川
             渤， 2002； 胡伟等， 2020； 孙菽芬， 2002； 张一帆                 广袤分布， 湖泊、 沼泽和河流众多， 冻土现象尤为
             等， 2020； 王龙欢等， 2021）。当前， 随着人类活动                    显著（李开明等， 2013； 张国胜， 2000）。冻融过


                 收稿日期： 2024⁃05⁃29； 定稿日期： 2024⁃09⁃25
                 资助项目： 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）
                 作者简介： 刘子莎（1998 -）， 女， 重庆永川人， 硕士研究生， 主要从事陆面过程与数值模拟研究. E-mail： 1906197273@qq.com
                 通信作者： 吕世华（1957 -）， 男， 甘肃漳县人， 研究员， 主要从事陆面过程与区域气候， 气候变化数值模拟等研究
                        E-mail： slu@cuit.edu.cn
                 © Editorial Department of Plateau Meteorology （CC BY-NC-ND）
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