Page 37 - 《高原气象》2025年第3期

3 期 包逸群等：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 595
进后不同土壤分层方案对土壤温湿度的模拟效果， 期间， 模拟值与实测值基本吻合， 仅存在较小的偏
评估改进后土壤分层方案对CLM5. 0模式在黄河源 差。这表明模式在浅层对于土壤温度的模拟能力
区土壤水热输送模拟能力的优化效果， 为进一步改 很好。通过比较三种分层方案， 可以发现 30 层方
进模式提供参考。 案的模拟值与实测值最为贴近， 而 10 层方案在
2017 年 6 -7 月和 2018 年 5 -7 月出现的偏差稍大，
4 模拟结果分析
即在浅层对土壤温度的模拟中 30 层方案的效果最
4. 1 加密分层方案对玛多站土壤温度的模拟结果 好。在 0. 1 m 土壤层［图 1（b）］的模拟中， 模拟偏差
在陆面过程中， 准确模拟土壤温度对整个大气 较 0. 05 m 土壤层有所增大， 尤其在 2017 年 6 -9 月
模式的模拟准确性至关重要。土壤温度作为大气 和 2018 年 4 -8 月更为明显。然而， 在 2017 年 10 月
和地表之间关键的能量交换介质， 直接影响着大气 至 2018年 3月期间， 模拟值与实测值之间的偏差较
边界层的稳定性、 大气运动的形成以及降水模式的 小， 模拟值偏高。在 0. 2 m 土壤层［图 1（c）］的模拟
产生。通过精确模拟土壤温度的变化， 可以更准确 中， 偏差比浅层更为明显。三种分层方案中， 10 层
地预测大气中的湍流运动、 辐射传输和水汽输送等 方案的模拟偏差最大。在深层［图 1（d）~（f）］， 随着
关键过程。因此， 对土壤温度的准确模拟对于提高 土壤深度的增加， 土壤温度的变化趋于稳定， 三种
模式的准确性和可靠性具有重要的意义。 方案的模拟结果与实测值之间的偏差变大， 但仍然
图 1为 2017年 6月至 2018年 8月玛多站调整后 能够模拟出土壤温度的季节变化。整体而言， 改进
的三种土壤分层方案在不同土壤深度处对土壤温 后的土壤分层方案更为准确地模拟了土壤温度， 模
度进行模拟的结果， 并将其与观测值进行了对比。 拟结果更接近实测值。改进后的模拟值在浅层与
通过图 1 可以明显看出， 土壤分层方案的调整对土 观测值的波峰波谷之间展现出更好的对应关系， 而
壤温度的模拟效果有明显影响。在 0. 05 m 土壤层 深层模拟值的偏差也有所减小。
［图 1（a）］的模拟中， 模式的模拟结果与实测值最为 从模拟值与观测值统计分析表（表 4）可以看
接近。在 2017 年 6 -9 月和 2018 年 4 -8 月期间， 模 出， 三种方案中 30 层方案在模拟效果上表现最好，
拟结果稍微偏低， 但在 2017 年 10 月至 2018 年 3 月 其平均相关系数达到 0. 954， 平均均方根误差仅为

图1 2017 -2018年各层（a~f）土壤温度3种加密分层方案模拟与观测对比
Fig. 1 Comparison of simulation and observation of 3 encrypted stratification
schemes for soil temperature in each layer （a~f） from 2017 to 2018