陆面模式中土壤湿度多参数化方案比较试验
批准号:
42075165
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
郑辉
依托单位:
学科分类:
大气数值模式发展
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
郑辉
中文摘要
土壤湿度是气候系统模式中最重要的状态变量之一。但是不同陆面模式模拟的土壤湿度存在显著差异,成为制约陆面模式发展乃至气候系统模式发展的一个瓶颈。确定陆面模式模拟土壤湿度不确定性的主要原因、识别影响土壤湿度变化的关键过程,是国际上一系列陆面多模式比较试验长期聚焦的关键科学问题。但是,由于陆地蒸散发、径流等多种过程之间存在显著的相互作用,多模式比较试验不能很好地解决该问题。近年来,多参数化方案陆面模式和申请人发展的参数化方案敏感性分析方法,成为研究这一关键科学问题新的有效工具。本项目拟使用此方法,开展全球尺度土壤湿度多参数化方案集合模拟,量化并比较多个陆面过程的参数化方案敏感性,识别影响土壤湿度变化的关键过程,阐明关键过程的空间分布格局和时间变化特征。该项目可为发展和改进陆面模式、降低土壤湿度模拟不确定性提供定量的参考依据,还能为研究全球尺度土壤湿度异常及其影响提供基础性数据。
英文摘要
Soil moisture is a key component of the Earth system model, but there is a remarkable disagreement in modeled soil moisture among various land surface models (LSMs). What are the major causes of the disagreements, and what processes drive the spatiotemporal variations of soil moisture? To address these questions, several international projects of LSM inter-comparisons have been initiated. However, these model inter-comparison projects failed to achieve their objectives due to the nonlinear and complex interplays between various land surface processes. Recently, multi-parameterization LSMs and parameterization sensitivity analysis emerge as promising tools to solve the problems. Here, a soil moisture multi-parameterization inter-comparison project is proposed. The project aims at quantifying the parameterization sensitivities of global-scale soil moisture simulations to several key land surface processes. By comparing the quantified parameterization sensitivities, the key land surface processes that drive the soil moisture variations at various spatiotemporal scales are expected to be revealed. The project would benefit the development of land surface models and also provide a global database of soil moisture anomalies for studying their ecological and social impacts.
土壤湿度是地球系统模式中最重要的状态变量之一,但不同陆面模式模拟的土壤湿度存在显著差异,这已成为制约陆面模式乃至地球系统模式发展的瓶颈。确定陆面模式模拟土壤湿度不确定性的主要原因以及识别影响土壤湿度变化的关键过程,一直是国际上陆面多模式比较试验关注的核心科学问题。然而,由于陆地蒸散发、径流等过程之间存在显著的相互作用,多模式比较试验一直未能很好地解决这一问题。..本项目聚焦于这一关键科学问题,构建基于Noah-MP陆面模式的多参数化方案集合,量化并比较多个陆面过程参数化方案的敏感性,识别影响土壤湿度变化的关键过程。主要研究内容包括:开展土壤湿度多参数化方案集合模拟,生成全球尺度的土壤湿度数据集;运用Sobol敏感性分析方法,量化不同参数化方案对土壤湿度模拟结果的影响;利用SMAP卫星遥感数据,评估模式对土壤湿度的模拟结果;并基于敏感性分析和评估结果,提出改进陆面模式的建议。..项目执行期间,发表SCI论文4篇,培养博士后2名、博士生1名。研究成果为改进陆面模式中的关键过程参数化提供了重要参考,为降低土壤湿度模拟不确定性提供了定量依据,并在赣江上游区域的洪水预报业务中得到应用。
基于证伪思想和能量水量平衡特征值的陆面模式科学假设评估方法研究
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批准号:--
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项目类别:面上项目
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资助金额:55万元
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批准年份:2022
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负责人:郑辉
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依托单位:
黄土高原地区退耕还林还草对陆地水储量的影响及其机理的集合模拟研究
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批准号:41605062
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:19.0万元
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批准年份:2016
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负责人:郑辉
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依托单位:
国内基金
海外基金