Page 236 - 《高原气象》2025年第5期

高 原 气 象 44 卷
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w 其中水汽传导率是影响潜热通量输送的重要物理
E g = -ρ atm [ c a q atm + c v q sat - (c a + c v )q g ] c g
w
w
w
w
T v
w w w
c a + c v + c g 量， BCC_AVIM模式关于潜热通量中土壤至冠层空
（3） 气的水汽传导率的参数化方案为：
w t （4） 1
c g = （10）
E v = E v + E v w
E v = -ρ atm f wet( L + S) q s - q sat （5） r′ aw
T v
w
r b 式中： r′ aw 为土壤至冠层空气之间水蒸气传递的空气
-1
t pot （6） 动力阻力（单位： s·m ）。
E v = E v r″ dry
（7） BCC_AVIM 模式中原有潜热通量参数化方案
H = H v + H g
( L + S ) 并未考虑土壤含水量状态和植被凋落覆盖物对蒸
H v = -ρ atm C p (T s - T v ) （8）
散发的影响， 使得土壤蒸发和冠层蒸发模拟结果高
r b
(T s - T g ) 于实际， 导致了不切实际的蒸散发分配， 并导致了
H g = -ρ atm C p （9）
土壤湿度模拟值低于观测值（Lawrence and Chase，
r′ ah
式中： E v 、 E g 分别为冠层潜热通量、 土壤潜热通量 2007； Oleson et al， 2008）。
-3
（单位： W·m ）； ρ atm 为大气密度（单位： kg·m ）； 2. 2 Sakaguchi and Zeng方案（简称S-Z方案）
-2
c a 、 c v 、 c g 分别为冠层空气至大气、 叶片表面至冠层 在实际的陆面过程中， 土壤分子通过土壤孔隙
w
w
w
-1
空气、 土壤至冠层空气的水汽传导率（单位： m·s ）； 扩散到干燥土壤表面， 在该条件下， 土壤蒸发将受
E v （单位： W·m ）冠层潜热通量由冠层蒸发潜热通 到土壤水分限制。同时枯草和植物凋落物通过覆
-2
量 E v 和冠层蒸腾潜热通量 E v （单位： W·m ）构成； 盖土壤表面使其具有高孔隙度， 阻碍了地下土壤液
-2
t
w
f wet 为茎叶湿润指数； q s 为冠层比湿（单位： kg·kg ）； 态水的毛细上升， 导致土壤蒸发大大减少（Song et
-1
pot
-1
r b 为叶边界层阻力（单位： s·m ）； E v 为潜在蒸腾 al， 1997； Stöckli et al， 2008）。Sakaguchi and Zeng
-2
作用（单位： W·m ）； r″ dry 为潜在蒸腾分量的百分 （2009）在土壤至冠层空气的水汽传导率（c g ）中增加
w
比； q atm 、 q g 、 q sat 分别为大气比湿、 土壤比湿、 植被温 土壤水分经验函数（Sellers et al， 1992）以及枯草和
T v
-1
度下的饱和水蒸气比湿（单位： kg·kg ）； H v 、 H g 分 植物凋落物覆盖土壤表层时的蒸发阻抗系数（Lee
-2
别为冠层感热通量、 土壤感热通量（单位： W·m ）； and Pielke， 1992）， 相较于原始方案， S-Z方案增加
-1
C p 为空气比热容（单位： J·kg ·K ）； T s 、 T v 、 T g 分 了土壤水分经验函数 β soi 和植物凋落物层的蒸发阻
-1
别为地面温度、 冠层温度、 土壤温度； L、 S 分别为 抗系数r litter ， 具体方案如下：
裸露叶片和茎的面积指数（单位： K）； r′ ah 为土壤至
w
c g = β soi （11）
冠层空气的热传递空气动力阻力（单位： s·m ）。 r′ aw + r litter
-1
ì 1， θ 1 ≥ θ fc，1 orq atm - q g > 0
ï ï
ï ï
β soi = í é ê ê ( ) ù ú ú （12）
) 1 - cos π
ï ï 0.25( 1 - f sno êê θ 1 ú ú + f sno ， θ 1 < θ fc，1
ï ï ë θ fc，1 û
î
ì z sno ü z 0m，g 为动量粗糙度长度， 对于土壤、 冰川和湿地设
ï ï
ï ï m ï ï
ï ï
f sno = tan h í émin ( ρ sno ，800 ) ù ú ú ý （13） 置为 0. 01， 对于积雪覆盖地表设置为 0. 0024； ρ sno
ê ê
ï ï 2.5z 0m，gêê ë ρ new ú ú û ï ï 为雪密度（单位： kg·m ）； ρ new 为新雪的密度， 通常
ï ï
ï ï
-3
þ
î
-3
1 ( ) 设置为 100 kg·m ； m 为常量， 通常设置为 1； r litter
eff
r litter = 1 - e -L litter （14） -1
0.004u * 为植物凋落物层的蒸发阻抗系数（单位： s·m ）； u *
-1
eff
eff
L litter = L litter [1 - min ( f litter ，1) ] （15） 为摩擦风速（单位： m·s ）； L litter 为植物凋落物面积
snow
指数分数； L litter 为未被积雪覆盖的凋落物面积指
f litter = z sno （16） -2 -2
snow
∆z litter 数， 通常设置为 0. 5 m ·m ； ∆z litter 为常数， 通常设
式中： β soi 为土壤水分经验函数， 表示分子从土壤孔隙 置为0. 05 m； z sno 为雪覆盖深度（单位： m）。
到土壤干燥表面的扩散过程， 其中f sno 为雪覆盖百分 2. 3 Swenson and Lawrence方案（简称S-L方案）
比； θ 1 为表层土壤的体积含水量（单位： mm·mm ）； 实际土壤可能会在表层形成具有一定厚度的
-3
3
-3
θ fc，1 为表层土壤的田间承载力（单位： mm·mm ）； 干燥层， 在干燥层底部， 水力连通性被破坏， 此时
3