To improve the land surface simulation in the arid and semi-arid areas of northern China, the observational data from two field experiments in Dunhuang and Tongyu are used to optimize the parameters in the land surfac...To improve the land surface simulation in the arid and semi-arid areas of northern China, the observational data from two field experiments in Dunhuang and Tongyu are used to optimize the parameters in the land surface model, BATS, through calibration with the multicriteria method. Sensitivity analysis to the parameters in Dunhuang and Tongyu indicates that different parameters need to be calibrated in two sites with different environmental and climate regimes. Comparison of observed sensible heat flux, latent heat flux, and ground surface temperature with the simulated ones shows the simulations with the optimized parameters have been substantially improved. Especially, the holistic simulations with the calibration of the parameter values are much closer to the observations in the arid region （Dunhuang）, and the energy partition with the calibrated parameters can also be simulated well in the semi-arid region （Tongyu）. Whole results demonstrate that the parameter calibration of the land surface model is important when the model is to be used to investigate the land-air interaction.展开更多
土地利用和土地覆盖变化(Land Use and Land Cover Chang,LUCC)通过影响局地陆面过程及陆气相互作用进而影响局地天气和气候。为探究LUCC产品对陆气相互作用的影响,本文采用了三套LUCC产品,包括USGS、Landsat和MODIS,模拟研究不同LUCC...土地利用和土地覆盖变化(Land Use and Land Cover Chang,LUCC)通过影响局地陆面过程及陆气相互作用进而影响局地天气和气候。为探究LUCC产品对陆气相互作用的影响,本文采用了三套LUCC产品,包括USGS、Landsat和MODIS,模拟研究不同LUCC产品对华东地区土壤和近地面温度、湿度的影响。结果表明,不同LUCC产品的土地利用类型差异主要在城市、农田和以草地、森林为主的自然植被。与USGS产品相比,Landsat和MODIS产品的城市和森林面积分别增加了2%和15%以上,农田面积则减少了17%左右。模拟结果表明,Landsat和MODIS产品的城市面积增加导致该区域的土壤温度和湿度增加,感热通量分别增加了28.1 W·m^(-2)、68.3 W·m^(-2),潜热通量分别减少了28.3 W·m^(-2)、81 W·m^(-2),这使得2 m气温增加了1.5℃左右,相对湿度减小了约9%。USGS产品中的农田和草地在Landsat和MODIS中改变为森林也使得土壤温度、湿度和近地面能量通量、温度和湿度的空间分布随之产生变化,但相比于城市面积改变导致的变化较为复杂。此外,不同LUCC产品之间的城市面积变化对土壤温度、湿度和近地面能量通量、温度和湿度的影响要大于农田和自然植被变化产生的影响。最后,对比三个试验模拟的土壤温度、土壤湿度、2 m气温和相对湿度结果与GLDAS(the Global Land Data Assimilation System)或站点观测资料的相关性、均方根误差、平均偏差和认同指数可以发现,使用更准确、细致的Landsat产品的模式对近地面气象条件的模拟性能要优于USGS和MODIS产品模拟结果。展开更多
本文主要利用美国冰雪资料中心(The National Snow and Ice Data Center)提供的卫星反演积雪资料和ERA40土壤温度再分析资料,采用相关分析,对欧亚北部冬季新增雪盖面积(冬季TFSE)与我国夏季气候异常关系的可能物理途径进行了初步研究。...本文主要利用美国冰雪资料中心(The National Snow and Ice Data Center)提供的卫星反演积雪资料和ERA40土壤温度再分析资料,采用相关分析,对欧亚北部冬季新增雪盖面积(冬季TFSE)与我国夏季气候异常关系的可能物理途径进行了初步研究。结果表明,春夏季陆面季节演变异常是上述"隔季相关"的重要纽带:当冬季TFSE偏大时,欧亚北部大范围积雪—冻土自西向东、由南向北的融化进程明显减慢,受其影响,至夏季,东亚中高纬区积雪和地表冻土的融化异常强烈,土壤温度明显偏低,这种夏季陆面异常可能通过自身的冷却作用,通过加强东亚中高纬异常北风对东亚中纬区夏季变冷产生直接影响,进而与西太平洋副热带高压,乃至与我国江南夏季降水异常产生关联;冬季TFSE偏小时相反。分析表明,冬季TFSE信号在东亚中高纬局地的春季积雪—冻土融化过程中被加强,并在夏季达到显著。展开更多
基金supported jointlyby the Chinese Academy of Sciences under Grant KZCX2-YW-220the National Basic Research Program of Chinaunder Grant 2009CB421405the National Natural Sci-ence Foundation of China under Grant No.40730952
文摘To improve the land surface simulation in the arid and semi-arid areas of northern China, the observational data from two field experiments in Dunhuang and Tongyu are used to optimize the parameters in the land surface model, BATS, through calibration with the multicriteria method. Sensitivity analysis to the parameters in Dunhuang and Tongyu indicates that different parameters need to be calibrated in two sites with different environmental and climate regimes. Comparison of observed sensible heat flux, latent heat flux, and ground surface temperature with the simulated ones shows the simulations with the optimized parameters have been substantially improved. Especially, the holistic simulations with the calibration of the parameter values are much closer to the observations in the arid region （Dunhuang）, and the energy partition with the calibrated parameters can also be simulated well in the semi-arid region （Tongyu）. Whole results demonstrate that the parameter calibration of the land surface model is important when the model is to be used to investigate the land-air interaction.
文摘土地利用和土地覆盖变化(Land Use and Land Cover Chang,LUCC)通过影响局地陆面过程及陆气相互作用进而影响局地天气和气候。为探究LUCC产品对陆气相互作用的影响,本文采用了三套LUCC产品,包括USGS、Landsat和MODIS,模拟研究不同LUCC产品对华东地区土壤和近地面温度、湿度的影响。结果表明,不同LUCC产品的土地利用类型差异主要在城市、农田和以草地、森林为主的自然植被。与USGS产品相比,Landsat和MODIS产品的城市和森林面积分别增加了2%和15%以上,农田面积则减少了17%左右。模拟结果表明,Landsat和MODIS产品的城市面积增加导致该区域的土壤温度和湿度增加,感热通量分别增加了28.1 W·m^(-2)、68.3 W·m^(-2),潜热通量分别减少了28.3 W·m^(-2)、81 W·m^(-2),这使得2 m气温增加了1.5℃左右,相对湿度减小了约9%。USGS产品中的农田和草地在Landsat和MODIS中改变为森林也使得土壤温度、湿度和近地面能量通量、温度和湿度的空间分布随之产生变化,但相比于城市面积改变导致的变化较为复杂。此外,不同LUCC产品之间的城市面积变化对土壤温度、湿度和近地面能量通量、温度和湿度的影响要大于农田和自然植被变化产生的影响。最后,对比三个试验模拟的土壤温度、土壤湿度、2 m气温和相对湿度结果与GLDAS(the Global Land Data Assimilation System)或站点观测资料的相关性、均方根误差、平均偏差和认同指数可以发现,使用更准确、细致的Landsat产品的模式对近地面气象条件的模拟性能要优于USGS和MODIS产品模拟结果。
文摘本文主要利用美国冰雪资料中心(The National Snow and Ice Data Center)提供的卫星反演积雪资料和ERA40土壤温度再分析资料,采用相关分析,对欧亚北部冬季新增雪盖面积(冬季TFSE)与我国夏季气候异常关系的可能物理途径进行了初步研究。结果表明,春夏季陆面季节演变异常是上述"隔季相关"的重要纽带:当冬季TFSE偏大时,欧亚北部大范围积雪—冻土自西向东、由南向北的融化进程明显减慢,受其影响,至夏季,东亚中高纬区积雪和地表冻土的融化异常强烈,土壤温度明显偏低,这种夏季陆面异常可能通过自身的冷却作用,通过加强东亚中高纬异常北风对东亚中纬区夏季变冷产生直接影响,进而与西太平洋副热带高压,乃至与我国江南夏季降水异常产生关联;冬季TFSE偏小时相反。分析表明,冬季TFSE信号在东亚中高纬局地的春季积雪—冻土融化过程中被加强,并在夏季达到显著。
