Page 218 - 《高原气象》2025年第3期
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高 原 气 象 44 卷
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3. 3 不确定性分析 不同的参数化方案会导致浅层土壤水分模拟结果
在参数化方案敏感性分析的基础上， 文中进一 出现较大的差异， 不同组合方案对浅层土壤水分变
步探讨了浅层土壤水分多参数化方案集合模拟试 化过程的描述不尽相同， 是多参数化方案集合模拟
验结果的不确定性。图 4为阿柔站浅层土壤水分多 结果不确定性的主要来源。因此， 选取合适的参数
参数化方案集合模拟结果的不确定性范围。从图 4 化方案对获得可靠浅层土壤水分模拟结果至关
中可以看出， 7 -10 月期间不同组合方案模拟的浅 重要。
层土壤水分变化趋势基本相同， 模拟结果的不确
4 结论
定性范围较小， 这一时期内阿柔站的土壤未发生
冻结， 土壤液态水含量较高， 大多数的组合方案能 本文利用 Noah-MP 模型模拟了黑河上游高寒
够准确地模拟出浅层土壤水分的变化特征。然 山区阿柔站 2016 年 1 月 1 日至 12 月 31 日土壤水分
而， 待阿柔站土壤进入冻结期（10 月至次年 4 月） 的变化特征， 评估了Noah-MP模型在该地区的土壤
时， 浅层土壤液态水含量显著减少， 不同组合方案 水分模拟性能。在此基础上， 设计了浅层土壤水分
的模拟结果差异较大， 即在该时段内浅层土壤水 多参数化方案集合模拟试验， 分析了浅层土壤水分
分多参数化方案集合模拟结果的不确定性范围显 模拟结果对主要物理过程参数化方案的敏感性， 并
著增大。这主要是由于土壤冻结过程中土壤水分 进一步探讨了浅层土壤水分多参数化方案集合模
的物理性质较为复杂， 不同组合方案对这一过程 拟试验结果的不确定性， 得到了以下结论：
的描述存在较大的差异， 进而导致土壤冻结时段 （1） Noah-MP 模型默认参数化方案组合能够
内浅层土壤水分集合模拟结果的不确定性范围大 准确地模拟阿柔站第一层和第二层土壤水分的变
于土壤消融时段。 化趋势， 但土壤水分的模拟结果均存在一定程度的
低估。第三层和第四层土壤水分的模拟结果偏离
观测较多， 模型不能准确模拟出这两层土壤水分的
变化特征。
（2） 敏感性试验结果表明， 浅层土壤水分模拟
结果对 FRZ、 INF、 PCP和 TEMP四个物理过程的参
数化方案敏感， 其中对物理过程 FRZ特别敏感。针
对高寒山区浅层土壤水分的模拟， 参数化方案 FRZ
图4 全部参数化方案组合的不确定范围 （2）比FRZ（1）更具优势。
Fig. 4 Uncertainty interval for all parameterized
（3） 土壤融冻循环过程中， 冻结时段土壤水分
scheme combinations
的模拟相比较于融化阶段对参数化方案的选取更
值得注意的是， 从 10月上旬开始， 不同组合方 加敏感。浅层土壤水分多参数化方案集合模拟试
案的浅层土壤水分模拟结果开始出现较大的差异， 验结果的不确定性主要集中在土壤冻结时段， 该时
主要表现在土壤冻结时间的不一致性上， 即不同组 段内选择合适的参数化方案对获取准确浅层土壤
合方案对土壤冻结时间的模拟存在较大的差异。 水分模拟结果十分重要。
除此之外， 从 5 月上旬开始不同组合方案模拟结果 本文围绕浅层土壤水分集合模拟试验展开了
的差异也十分显著， 主要表现在土壤融化时间模拟 分析和讨论， 获得的结论可为研究高寒山区土壤水
结果不一致。 热过程提供参考。文中探讨浅层土壤水分多参数
通过对浅层土壤水分多参数化方案集合模拟 化方案集合模拟试验的不确定性是在不考虑模型
试验结果不确定性范围的分析可发现， 浅层土壤水 参数和驱动数据不确定性的条件下开展的， 但模型
分多参数化方案集合模拟试验结果的不确定性主 参数和驱动数据本身也存在着不确定性， 未来的研
要集中在土壤冻结时段， 主要是由于不同组合方案 究中需要进一步考虑。此外， 文中选取了黑河上游
在描述土壤冻结过程中液态水向固态水转化的速 阿柔站作为代表性研究站点， 试验和结论是基于该
率、 土壤孔隙结构的变化等方面存在显著差异。由 站点的观测资料， 所得结论具有一定的区域适用
此可见， 在同一模型框架下针对同一物理过程选择 性， 是否适用于其他地区需要进一步试验论证。未
