Page 212 - 《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


             黄克秀， 尤元红， 卢燕宇，等， 2025.  黑河上游高寒山区土壤水分模拟对 Noah-MP 模型参数化方案的敏感性评估［J］. 高原气
             象， 44（3）： 770-779.  HUANG Kexiu， YOU Yuanhong， LU Yanyu，et al， 2025.  Sensitivity Analysis of Noah-MP Model Parame‐
             terization Schemes for Soil Moisture Simulation in the High-Cold Region of the Upper Heihe River Basin［J］. Plateau Meteorology，
             44（3）： 770-779.  DOI： 10. 7522/j. issn. 1000-0534. 2024. 00114. CSTR: 32265.14.gyqx.CN62-1061/P.2024.00114.




                     黑河上游高寒山区土壤水分模拟对Noah-MP

                                  模型参数化方案的敏感性评估



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                      黄克秀      1， 3 ， 尤元红    1， 2， 3 ， 卢燕宇 ， 郝 莹 ， 汪 左              1， 3 ， 孙 京    1， 3
                                                                         4
                                         （1. 安徽师范大学地理与旅游学院，  安徽  芜湖  241002；
                             2. 安徽省气象局气象科学研究所大气科学与卫星遥感安徽省重点实验室，  安徽  合肥  230031；
                                    3. 资源环境与地理信息工程安徽省工程技术研究中心，  安徽  芜湖  241002；
                                         4. 安徽省气象局淮河流域气象中心，  安徽  合肥    230031）

                     摘要： 在气候变化的背景下， 利用陆面过程模型准确模拟土壤水分对气象预报、 农业生产和水文过程都
                     具有重要意义。本文利用黑河上游阿柔站的气象观测资料作为 Noah-MP 模型的驱动数据， 开展了土壤
                     水分模拟试验， 评估了 Noah-MP 模型在黑河上游高寒山区的土壤水分模拟性能。在不考虑模型参数和
                     驱动数据不确定性的条件下， 对 Noah-MP 模型不同物理过程的参数化方案进行任意组合， 设计了包含
                     17280种不同组合方案的土壤水分多参数化方案集合模拟试验， 选用 Natural Selection敏感性分析方法分
                     析了浅层土壤水分模拟结果对参数化方案的敏感性， 并进一步量化了土壤水分多参数化方案集合模拟
                     结果的不确定性范围。研究结果表明， Noah-MP模型可用于黑河上游高寒山区的土壤水分模拟， 模型对
                     浅层土壤水分的模拟精度较高， 模拟的土壤水分变化趋势与观测资料基本一致； 而深层土壤水分模拟结
                     果精度较差， 模拟的土壤水分变化趋势与观测资料偏差较大。浅层土壤水分模拟结果对冻结土壤中过
                     冷液态水、 冻结土壤渗透、 雨雪分离和第一层积雪或土壤温度的时间方案 4个物理过程的参数化方案敏
                     感， 其中对冻结土壤渗透物理过程的参数化方案特别敏感。上游高寒山区土壤冻融循环过程中， 冻结时
                     段内的土壤水分模拟结果对参数化方案更加敏感， 使得土壤冻结物理过程参数化方案的选择是导致土
                     壤水分多参数化方案集合模拟结果不确定性的主要因素。
                     关键词： 土壤水分； 集合模拟； 参数化方案敏感性分析
                     文章编号： 1000-0534（2025）03-0770-10   中图分类号： P461   文献标识码： A
                     DOI： 10. 7522/j. issn. 1000-0534. 2024. 00114
                     CSTR: 32265.14.gyqx.CN62-1061/P.2024.00114



              1  引言                                             直接控制着土壤水热通量的交换（Van Arkel et al，
                                                                2014；  Srivastava，  2017；  Dong  and  Crow，  2019）。
                  土壤水分是陆气相互作用、 地表能量循环和化
                                                                此外， 作为区域水循环闭合的关键变量， 土壤水分
             学循环的关键要素， 在陆地水循环中扮演着重要的
             角色（董世玉等， 2023； Escorihuela et al， 2010； Li         能够对径流预报、 土壤蒸发、 植被蒸腾等地表要素
             et al， 2014； Robock et al， 2000）。土壤水分是确定           的 估 算 产 生 直 接 影 响（Vereecken  et  al，  2008；
             的气候环境因子， 可以明确描述土壤的干湿状况，                            Koster et al， 2014； Peterson et al， 2019）。因此， 准

                 收稿日期： 2024⁃06⁃24； 定稿日期： 2024⁃12⁃17
                 资助项目： 国家自然科学基金项目（42101361）； 安徽省重点研究与开发计划项目（2022m07020003）； 安徽省高等学校科学研究重点项目
                        （2023AH050143）；  中 国 博 士 后 科 学 基 金 面 上 项 目（2024M753092）；  安 徽 师 范 大 学 大 学 生 创 新 创 业 训 练 计 划 项 目
                        （202310370056， 202310370051， 202410370018）
                 作者简介： 黄克秀（2001 -）， 女， 安徽含山人， 硕士研究生， 主要从事陆面过程模拟研究. E-mail： huangkx@ahnu.edu.cn
                 通信作者： 尤元红（1990 -）， 男， 安徽宿松人， 讲师， 主要从事陆面过程模拟与多源遥感数据同化研究. E-mail： youyh@ahnu.edu.cn
                 © Editorial Department of Plateau Meteorology （CC BY-NC-ND）
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