基于三种WRF陆面过程方案的东南亚毁林增温响应研究
发布时间：2021-10-25 17:18
选取东南亚中南半岛地区作为模拟区域,基于高分辨率的遥感观测森林变化数据和WRF数值模式,设计毁林前后的两种情景对旱季气候进行模拟,评估NoahMP、CLM和Noah mosaic三种陆面过程方案对热带毁林增温响应的模拟能力。结果表明,CLM方案在模拟历史气温中有着更好的表现,Noah mosaic方案的结果存在明显低估。然而,对比毁林前后两种情景的模拟结果,本文发现,只有采用了"次格网"方式的Noah mosaic方案较好地模拟出毁林增温响应特征。在格网尺度采用"主导类型"计算方式的NoahMP方案没有合理地呈现出森林损失对区域气候的影响。理论上,CLM模式在计算中同时考虑格网内所有植被类型,然而本文发现CLM方案在主导类型不变的格网对森林损失比例不敏感,而且对毁林反馈的模拟结果与NoahMP方案的结果更接近。据此推测,在WRF模式耦合CLM方案的过程中,格网内参数处理方式可能产生了错误,实际采用的是"主导类型"方式。在模拟土地覆盖类型变化对气候的影响时,本文推荐使用Noah mosaic方案。同时,建议在未来版本的WRF模型中修正目前耦合的CLM方案关于次格网方法的处理方式,提供更合...
【文章来源】：大气科学学报. 2020,43(06)北大核心CSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
毁林导致的气温变化模拟结果(SIM组与CTL组的差值;单位:℃):(a)NoahMP方案;(b)CLM方案;(c)Noah mosaic方案
因此,本文进一步比较了三种方案对毁林导致的蒸散发变化的模拟结果。NoahMP方案与CLM方案模拟的由毁林引起的区域平均蒸散发量相近,分别减少(-0.020 ±0.168) mm·d-1和(-0.024 ±0.176) mm·d-1(表2)。两个方案的蒸散发变化空间分布特征也基本一致,蒸散发量减少较多(小于-0.5 mm·d-1)的格网分布离散,且格网位置相同(图4a、b)。区别于上述两种方案,Noah mosaic方案模拟的蒸散发变化的空间格局则与森林变化的分布特征相近,在泰国北部、老挝北部以及柬埔寨等森林变化较大的地区,蒸散发量变化也较大(图4c)。Noah mosaic方案模拟的北部山地气温升高与蒸散发减少的空间分布特征相近,而在南部低地,毁林引起的气温变化幅度较小(图3c和图4c)。这是由于本文在模拟中对山地毁林和低地毁林设置了不同的转化方式,即山地的森林损失转变为裸地,低地的森林转变为耕地。两种不同的森林变化特征对蒸散发和反照率等的影响程度不同。在北部山地,森林损失造成蒸散发量减少,其增温效应主导了生物物理反馈过程。与之相比,南部低地由森林转变为耕地引起的蒸散发减少量较小,其增温效应与由反照率增大引起的降温效应相抵消,因此气温变化幅度不大。相比之下,NoahMP和CLM方案的结果均未体现上述两类森林损失对区域蒸散发量和气温影响的空间格局,特别是没能模拟出泰国北部和老挝北部等地的森林损失对于气候的反馈作用。
Noah陆面方案(Chen and Dudhia,2001)包含总深度为2 m的四个土壤层以及一个地表和植被混合层。模式根据植被类型确定叶面积指数(LAI)、反射率、粗糙度等参数,以反映不同生物物理反馈特征。Noah陆面方案在格网尺度上采用“主导类型”法,即把格网看作均质整体,取其主导土地覆盖类型的物理属性参数计算下垫面的水热通量。NoahMP即多参数Noah陆面方案(Niu et al.,2011)。该方案继承了Noah方案水热耦合的优点,在此基础上,在垂向将地表和植被冠层分离,引入双流辐射传输方案,并增加了土壤水和地下水的交互,改进冰、雪、下渗、径流等模块,以更合理地表达能量过程和水文过程。此外,NoahMP方案新增了对植被物候的表征,植被的LAI等参数可由属性表中的每月取值线性插值到日尺度。
【参考文献】：
期刊论文
[1]亚洲热带森林减少的增温效应及其影响机制[J]. 薛颖,徐希燕,胡正华,贾根锁,张潇艳,马薇. 中国农业气象. 2020(04)
[2]WRF中土壤图及参数表的更新对华北夏季预报的影响研究[J]. 卢冰,王薇,杨扬,仲跻芹,陈敏. 气象学报. 2019(06)
[3]陆面过程参数化对太湖地区雷暴过程模拟的影响[J]. 杨薇,苗峻峰,谈哲敏. 大气科学学报. 2014(06)
[4]两次暴雨过程模拟对陆面参数化方案的敏感性研究[J]. 陈海山,倪悦,苏源. 气象学报. 2014(01)
[5]一个简单的陆面过程模式[J]. 戴永久,曾庆存,王斌. 大气科学. 1997(06)
[6]热带森林砍伐对气候的可能影响——国外研究综述[J]. 陈万隆. 南京气象学院学报. 1996(03)
本文编号：3457849
【文章来源】：大气科学学报. 2020,43(06)北大核心CSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
毁林导致的气温变化模拟结果(SIM组与CTL组的差值;单位:℃):(a)NoahMP方案;(b)CLM方案;(c)Noah mosaic方案
因此,本文进一步比较了三种方案对毁林导致的蒸散发变化的模拟结果。NoahMP方案与CLM方案模拟的由毁林引起的区域平均蒸散发量相近,分别减少(-0.020 ±0.168) mm·d-1和(-0.024 ±0.176) mm·d-1(表2)。两个方案的蒸散发变化空间分布特征也基本一致,蒸散发量减少较多(小于-0.5 mm·d-1)的格网分布离散,且格网位置相同(图4a、b)。区别于上述两种方案,Noah mosaic方案模拟的蒸散发变化的空间格局则与森林变化的分布特征相近,在泰国北部、老挝北部以及柬埔寨等森林变化较大的地区,蒸散发量变化也较大(图4c)。Noah mosaic方案模拟的北部山地气温升高与蒸散发减少的空间分布特征相近,而在南部低地,毁林引起的气温变化幅度较小(图3c和图4c)。这是由于本文在模拟中对山地毁林和低地毁林设置了不同的转化方式,即山地的森林损失转变为裸地,低地的森林转变为耕地。两种不同的森林变化特征对蒸散发和反照率等的影响程度不同。在北部山地,森林损失造成蒸散发量减少,其增温效应主导了生物物理反馈过程。与之相比,南部低地由森林转变为耕地引起的蒸散发减少量较小,其增温效应与由反照率增大引起的降温效应相抵消,因此气温变化幅度不大。相比之下,NoahMP和CLM方案的结果均未体现上述两类森林损失对区域蒸散发量和气温影响的空间格局,特别是没能模拟出泰国北部和老挝北部等地的森林损失对于气候的反馈作用。
Noah陆面方案(Chen and Dudhia,2001)包含总深度为2 m的四个土壤层以及一个地表和植被混合层。模式根据植被类型确定叶面积指数(LAI)、反射率、粗糙度等参数,以反映不同生物物理反馈特征。Noah陆面方案在格网尺度上采用“主导类型”法,即把格网看作均质整体,取其主导土地覆盖类型的物理属性参数计算下垫面的水热通量。NoahMP即多参数Noah陆面方案(Niu et al.,2011)。该方案继承了Noah方案水热耦合的优点,在此基础上,在垂向将地表和植被冠层分离,引入双流辐射传输方案,并增加了土壤水和地下水的交互,改进冰、雪、下渗、径流等模块,以更合理地表达能量过程和水文过程。此外,NoahMP方案新增了对植被物候的表征,植被的LAI等参数可由属性表中的每月取值线性插值到日尺度。
【参考文献】：
期刊论文
[1]亚洲热带森林减少的增温效应及其影响机制[J]. 薛颖,徐希燕,胡正华,贾根锁,张潇艳,马薇. 中国农业气象. 2020(04)
[2]WRF中土壤图及参数表的更新对华北夏季预报的影响研究[J]. 卢冰,王薇,杨扬,仲跻芹,陈敏. 气象学报. 2019(06)
[3]陆面过程参数化对太湖地区雷暴过程模拟的影响[J]. 杨薇,苗峻峰,谈哲敏. 大气科学学报. 2014(06)
[4]两次暴雨过程模拟对陆面参数化方案的敏感性研究[J]. 陈海山,倪悦,苏源. 气象学报. 2014(01)
[5]一个简单的陆面过程模式[J]. 戴永久,曾庆存,王斌. 大气科学. 1997(06)
[6]热带森林砍伐对气候的可能影响——国外研究综述[J]. 陈万隆. 南京气象学院学报. 1996(03)
本文编号：3457849
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/qxxlw/3457849.html
