Page 25 - 《高原气象》2026年第1期

1 期 全 芮等：三江源区湿地土壤湿度异常对降水反馈的模拟研究 21
后续分析中使用的数据包括感热/潜热通量、 2 m 高 变量的仪器型号及采样间隔等信息见表 1。所用观
度处的气温与相对湿度、 地表温度、 5 cm/20 cm/ 测资料均经过了严格的数据质量控制及相关矫正
30 cm 深度处的土壤湿度以及降水数据。基本观测 分析， 具备较高的可靠性。

表1 陆面过程观测仪器及相关观测变量
Table 1 The land surface process observation instruments and associated observation variables
仪器型号 观测变量 采样间隔/min 观测高度（深度）/m
EC150 感热/潜热通量 30 2. 0
HMP155A 空气温度/湿度 30 2. 0
SI-111 地表温度 15 0. 8
5TM/EC-TM（ECH2O） 土壤湿度 10 0. 05、 0. 20、 0. 30
CSI TB4MM 降水 10 2. 0

3 研究方法 et al， 2019； Zhang et al， 2020）。
3. 2 模型土壤水力学参数化方案
3. 1 WRF模型设置
陆-气交界面作为 WRF 模型的下边界， 决定了
本研究使用的 WRF-ARW V4. 4. 2 模型是广泛
地表水热交换过程， 对 WRF 模式的模拟精度至关
应用于大气科学研究和天气预报的数值模型。初
重要。因此， 选择适合的土壤水力学参数是准确开
始场和侧边界条件采用由美国国家环境预报中心 展模拟并探讨湿地土壤-天气反馈机制的重要前
提供的 FNL（Final Analysis Fields）全球大气再分析 提。本研究所选取的 Noah-MP 陆面过程参数化方
数据集。FNL 数据集的空间分辨率为 1°×1°， 时间 案默认将研究区域的土壤类型定义为“耕地”（Crop‐
分辨率为 6 h。模拟时段为 2018 年 6 月 1 日 00:00 lands）。然而， 最新研究表明， 研究区域实际的表
（世界时， 下同）至 16 日 00:00。模型采用单域模 层土壤更符合湿地土壤的特性（Wang et al， 2024）。
拟， 模拟域的空间覆盖面积为 300 km×300 km ［中 由于 WRF 默认土壤类型中并不存在“湿地”这一类
心点位于（34°N， 101°E）， 见图 1（a）红色虚线框］， 型， 本研究通过调整土壤水力学参数来体现湿地土
格点数为 50×50， 水平分辨率为 6 km， 垂直方向为 壤的水力学特征。
不等距的 45个层次， 模式层顶气压为 50 hPa。时间 在Noah-MP模块中， 土壤水力性质的参数化基
步长为60 s， 模拟输出时间间隔为每分钟一次。 于Brooks-Corey模型。该模型通过定义土壤水分保
关键的物理参数化方案选取（表 2）涵盖了微物 持曲线和非饱和导水率， 提供了解析 Richards 方程
理方案、 边界层方案、 辐射方案以及陆面过程方 所需的基本参数。Richards 方程描述了土壤水分在
案。考虑到高原湿地土壤在水分交换、 能量传输和 非饱和状态下的分布和运动规律， 是模拟土壤湿度
表面蒸发方面与湖泊及其他水体下垫面具有相似 变化的核心理论框架。这种参数化方法能够精确
性， 本研究结合青藏高原地区相关研究文献和最佳 刻画土壤中水分的储存和迁移过程， 进一步揭示土
实践， 选择了适合湿地条件的参数化方案， 以增强 壤湿度运动对陆-气交界面水分和能量交换的影
模拟结果的科学性和可靠性（Zhu et al， 2018； Wu 响。通过调整模型中的关键水力学参数以适应湿

表2 WRF模型物理参数化方案选取
Table 2 Selection of physical parameterization schemes in the WRF model
方案类别 选择
Microphysics Morrison 2-moment scheme （Morrison et al， 2009）
Cumulus Parameterization Multi-Scale Kain-Fritsch cumulus scheme （Zheng et al， 2016）
Surface Layer Revised MM5 Similarity Theory （Jimenez et al， 2012）
Land-Surface Model NoahMP Land Surface Model （Niu et al， 2011； Yang et al， 2011）
Planetary Boundary Layer Yonsei University planetary boundary layer physics （Hong et al， 2006）
Longwave radiation Rapid Radiative Transfer Model Longwave radiation （Mlawer et al， 1997）
Shortwave radiation MM5 Shortwave radiation （Dudhia et al， 1989）