Page 217 - 《高原气象》2026年第1期
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1 期               张   琳等：WRF模式中初始土壤温湿度对华北冬季近地面要素预报的影响                                      213
               热通量变化与初始土壤湿度密切相关。当初始场                             温湿度初值预报的相对湿度负偏差更大， 日最高、
               中的土壤状态偏湿时（G1 和 G3）， 相比于 CMA 组，                    最低气温均更优， 在内蒙古、 河北东北部、 以及辽
               CLDAS 组的感热通量更小、 潜热通量更大；当初始                        宁西部， 其暖偏差降到2 ℃以内。
               场中的土壤状态偏干时（G2和 G4）， CLDAS组的感                         （4）  当初始土壤状态偏湿、 偏冷时， 2 m 气温
               热通量更大、 潜热通量更小， 引起地面向上感热通                          和相对湿度的预报效果最好， 预报的气温几乎接近
               量增加， 加热地表和低层大气， 同时由于蒸发、 蒸                         于观测值；当初始土壤偏湿、 偏暖时， 以 CLDAS 和
               腾等过程的减弱， 会导致水汽相变释放的潜热通量                           CMA-GFS 为初始土壤温湿度对 2 m 气温的预报效
               减少（易翔等， 2016）。                                    果相差不大。相比土壤温度， 土壤湿度初值对 2 m
                                                                 气温影响更大， 尤其当初始土壤偏干时， 对地表热
               5  结论
                                                                 通量的影响最大， 感热通量更大， 潜热通量更小，
                   采用 CMA-GFS 数据作为初、 边值条件， 并分                    日最低气温的预报效果更好。
               别使用 CMA-GFS 和 CLDAS 作为土壤温、 湿度初                        由此可见， 在华北地区， 将初始场中的土壤
               始场， 在 2023 年 12 月 10 -25 日华北地区开展了连                温、 湿度替换为更精细、 更准确的 CLDAS 实况融
               续 16天的数值试验， 分析了不同土壤温、 湿度初值                        合产品， 在预报时长 21 h 之后， 能够提升对相对湿
               预报相对湿度和 2 m 气温的效果差异， 并探究了初                        度和 2 m 气温的预报效果， 虽然只改变了初始土壤
               始土壤偏暖/偏冷、 偏湿/偏干对 2 m 气温预报效果                       温湿度， 但是由于土壤特性和大气-地表之间的相
               的影响， 得到以下主要结论：                                    互作用， 其影响可延伸至 84 h。在 0~21 h， 由于大
                  （1）  CMA-GFS和 CLDAS的土壤温、 湿度存在                  气和土壤温湿度之间相互调整的 spin-up 过程， 预
               显著差异。在山东中北部、 河南北部及其以北地                            报的相对湿度和 2 m 气温较差。但是， 本文只模拟
               区 ，  CLDAS 的 平 均 土 壤 温 度 高 于 CMA-GFS，             了 2023 年 12 月华北地区这一个个例， 而且只分析
               CMA-GFS 土壤温度变化受气温影响较大。对于土                         了冬季的个例， 所得结论的普适性仍需要更多个例
               壤湿度， CLDAS土壤在山西北部、 河北北部及其以                        加以证实， 且本文结论对其他季节是否适用也需更
               北地区， 比 CMA-GFS 的更干；在山西南部、 河北南                     多研究。此外， 对大气与土壤温湿度之间的相互作
               部及其以南地区更湿， CLDAS 土壤湿度的空间分                         用只进行了初步探究， 其深层原因还需进一步
               布更精细、 南北差异更大。                                     分析。
                  （2）  从预报时长上， 相比于 CMA-GFS 土壤温
                                                                 参考文献（References）：
               湿度初值， 在 21~84 h， 以 CLDAS 为土壤温湿度初
               始场对相对湿度/2 m 气温的预报效果更好， RMSE                       Chen F， Dudhia J， 2001. Coupling an advanced land surface-hydrolo‐
               最多降低 8. 3% / 10%；在 0~21 h， CLDAS 土壤温湿                gy model with the Penn state-NCAR MM5 modeling system. part
               度初值预报的相对湿度/2 m 气温 RMSE 较大， 这是                        II：  preliminary  model  validation［J］. Monthly Weather  Review，
                                                                    129（4）： 587-604. DOI： 10. 1175/1520-0493（2001）129<0587：
               由于其初始场中， 来自于 CMA-GFS 的大气状态和
                                                                    caalsh>2. 0. co；2.
               来自于 CLDAS 的土壤温、 湿度彼此还未相互适                         Chen F， Janjić Z， Mitchell K， 1997. Impact of atmospheric surface-
               应、 平衡， 在 0~21 h 通过更多地表向上输送的感                         layer  parameterizations  in  the  new  land-surface  scheme  of  the
               热、 潜热通量， 进行热调整， 加热近地面大气， 故                           NCEP mesoscale eta model［J］. Boundary-Layer Meteorology， 85
               预报的相对湿度和 2 m 气温偏高， RMSE 较大。在                         （3）： 391-421. DOI： 10. 1023/A： 1000531001463.
                                                                 Chen F， Mitchell K， Schaake J， et al， 1996. Modeling of land surface
               21 h 之后， 大气和土壤温、 湿度已达到平衡状态，
                                                                    evaporation by four schemes and comparison with FIFE observa‐
               以 CLDAS 为土壤温湿度初始场预报的相对湿度和
                                                                    tions［J］. Journal  of  Geophysical  Research：  Atmospheres，  101
               2 m气温效果更好。                                           （D3）： 7251-7268. DOI： 10. 1029/95JD02165.
                  （3）  从空间上， 在山西南部、 河北中南部及其                      Chow  F  K，  Weigel  A  P，  Street  R  L，  et  al，  2006. High-resolution
               以南地区， CLDAS 土壤温湿度初值预报的相对湿                            large-eddy  simulations  of  flow  in  a  steep  alpine  valley. part  I：
                                                                    methodology， verification， and sensitivity experiments［J］. Jour‐
               度负偏差更小、 日最高气温暖偏差更小、 日最低气
                                                                    nal  of Applied  Meteorology  and  Climatology，  45（1）：  63-86.
               温暖偏差更大， 在河南的预报效果更好， 其相对湿
                                                                    DOI： 10. 1175/jam2322. 1.
               度偏差降低了 8%， 日最高气温偏差减少了 1. 5 ℃。                     Dirmeyer P A， Schlosser C A， Brubaker K L， 2009. Precipitation， recy‐
               在山西北部、 河北北部及其以北地区， CLDAS土壤                           cling， and land memory： an integrated analysis［J］. Journal of Hy‐
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