Page 33 - 《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


               包逸群， 吕世华， 刘子莎， 2025.  CLM5. 0 模式加密土壤分层方案对黄河源区玛多站土壤温湿度的模拟［J］. 高原气象， 44
              （3）： 591-603.  BAO Yiqun， LÜ Shihua， LIU Zisha， 2025.  Simulation of Soil Temperature and Humidity at Mado Station by
               CLM5. 0  Model  Encrypted  Soil  Layering  Scheme［J］. Plateau  Meteorology，  44（3）：  591-603.   DOI：  10. 7522/j. issn. 1000-
               0534. 2024. 00096. CSTR：32265. 14. gyqx. CN62-1061/P. 2024. 00096.




                        CLM5.0模式加密土壤分层方案对黄河源区

                                        玛多站土壤温湿度的模拟



                                                                    1
                                             包逸群      1， 2 ， 吕世华 ， 刘子莎          1
                              （1. 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；
                                          2. 中国气象局兰州干旱气象研究所，  甘肃  兰州    730020）

                       摘要： 黄河源是黄河流域重要的水源涵养区， 研究不同土壤分层对冻融过程模拟结果的影响， 提高模式
                       对水热输送过程的模拟能力， 对高寒地区冻融过程的研究有着重要意义。本文利用黄河源区玛多站的
                       观测数据作为强迫场驱动陆面模式 CLM5. 0（Community Land Model）在玛多站进行模拟， 使用 CLM5. 0
                       改进后的三种土壤分层方案， 模拟不同土壤分层对土壤冻融过程的影响， 对比模拟结果与观测资料， 分
                       析改进后分层方案对陆面模式CLM5. 0在黄河源区冻融过程中对土壤温湿度模拟能力的提升效果， 得出
                       以下结论： （1）调整后的三种土壤分层方案对玛多站土壤温度的模拟效果有了较好的提升， 三种方案中
                       30 层方案的模拟效果最好， 模拟值与观测值的平均相关系数达到了 0. 954， 平均均方根误差为
                       3. 334 ℃； （2）调整后的三种土壤分层方案对玛多站土壤湿度的模拟效果也有了较为明显的提升， 能够
                       准确地捕捉各层土壤湿度在一整年内的季节性变化， 受到降水影响， 模拟值与实测值的波谷模拟还有偏
                                                                                                  3
                                                                                                     -3
                       差， 三种方案中 30 层方案的模拟效果最好， 平均相关系数为 0. 770， 平均均方根误差为 0. 039 m·m ；
                      （3）对于冻结初日与消融初日的模拟， 调整后的三种不同土壤分层对于冻结期与消融期模拟有明显影
                       响， 浅层模拟的冻结初始日和消融初始日均与观测值相符， 而在深层对于冻结初始日和消融初始日的模
                       拟有些偏差， 较观测值有延迟， 消融期也更为持久。
                       关键词： CLM5.0陆面模式； 土壤分层； 土壤温度； 土壤湿度； 数值模拟
                       文章编号： 1000-0534（2025）03-0591-13   中图分类号： P437   文献标识码： A
                       DOI： 10. 7522/j. issn. 1000-0534. 2024. 00096
                       CSTR： 32265. 14. gyqx. CN62-1061/P. 2024. 00096


               1  引言                                             在大气条件和太阳辐射的作用下， 地球表面与大气

                                                                 层之间持续不断的动量、 能量和物质交换过程。土
                   陆面是大气运动的重要下边界， 也是天气气候
                                                                 壤作为陆面过程的主体， 土壤的冻融过程会影响地
               系统中重要的组成部分， 陆地与大气之间存在着复
                                                                 气间的各种热量交换， 对区域气候造成影响（王澄
               杂的相互作用。陆地表面的特殊物理性质导致其
               对大气的作用具有日变化、 季节变化、 记忆性和不                          海等， 2002）。冻土是陆面过程重要的强迫因子，
               均匀性等关键特征， 深刻地影响着局部天气和气候                           季节性冻土的土壤冻融过程在地表能量和水循环
               的时空分布以及演变规律（陈海山等， 2022； 戴永                        中起到非常重要的作用（付春伟等， 2022）。
               久， 2020； 戴永久和曾庆存， 1996）。陆面过程是指                        黄河发源于青藏高原巴颜喀拉山北麓的约古


                  收稿日期： 2024⁃05⁃27； 定稿日期： 2024⁃09⁃26
                  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： 包逸群（2000 -）， 女， 甘肃定西人， 研究实习员， 主要从事陆面过程与数值模拟研究. E-mail： 1171984343@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、 区域气候及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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