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MCAR_CLM系列陆面模式对全球和区域陆面过程模拟的对比研究: 正如海洋一样,作为地球系统下垫面的陆地对天气、气候能够产生显著的影响。大气与陆地之间不断进行动量、能量和物质的交换过程,陆地和大气之间存在不同尺度的相互作用。由于陆面过程的复杂多样以及陆面观测资料获取的困难,陆面模式成为...; 朱司光; 关键词：陆面过程土壤温度土壤湿度; 文献传递

NCAR_CLM系列模式对全球近50a陆面状况的模拟及其比较分析被引量：7: 2013年; 基于普林斯顿大学1948—2006年3h一次、1°×1°空间分辨率的全球陆面驱动数据,利用NCAR系列陆面模式CLM3.0、CLM3.5、CLM4.0,分别对全球近50a的陆面状况进行了offline模拟试验。在此基础上,对比分析了不同版本模式对全球土壤温度、土壤湿度、地表感热、潜热和地表径流气候态的模拟结果,揭示了不同版本模式对全球陆面变量模拟的差异及主要特征。结果表明:1)CLM系列模式模拟的土壤温度、湿度在全球范围内存在一定差异。与CLM4.0相比,CLM3.0和CLM3.5模拟的1月、7月的浅层和深层土壤温度在北半球中高纬度存在明显的暖偏差。CLM3.0模拟的土壤湿度在北半球高纬地区均存在不同程度的偏湿,而在热带及中纬度地区则以偏干为主,尤其是对热带地区深层土壤湿度的模拟存在严重偏干的现象;相比之下,CLM3.5模拟的浅层土壤湿度仅在北半球高纬地区存在偏湿的现象;二者对深层土壤湿度的模拟差异较小。2)CLM系列模式模拟的地表能量通量和地表水文变量也存在较明显的差异。模式对潜热通量和感热通量的明显差异主要出现在热带地区,与CLM4.0相比,CLM3.0模拟的潜热(感热)通量总体偏小(大),而CLM3.5模拟的潜热(感热)通量以偏大(小)为主。CLM3.0模拟的地表径流在热带地区明显偏大,CLM3.5在一定程度上改善了上述区域径流偏大的问题,但过分低估了上述地区的地表径流。3)模式模拟结果的差异具有明显的季节变化和区域性特点。总体而言,CLM3.0对不同地区的土壤湿度和冠层蒸散的季节变化模拟都存在较大偏差,其模拟的土壤湿度明显偏低,而对冠层蒸腾作用在冠层蒸散过程中所做的贡献估计不足;CLM3.5和CLM4.0对上述结果有了较明显的改进。对于其他陆面因子的季节变化而言,CLM3.0的模拟能力也存在一定程度的不足,而CLM3.5和CLM4.0的模拟结果则更为合理。; 朱司光陈海山周晶; 关键词：陆面过程数值模拟

通用陆面模式(CoLM)湖泊过程方案与性能评估被引量：11: 2018年; 对新版通用陆面模式CoLM(the Common Land Model)中的湖泊过程方案CoLM-Lake做了介绍,并通过10个湖泊的观测数据评估了它的模拟性能,同时讨论了模拟结果对模型关键参数的敏感性.模拟结果显示,CoLM-Lake对于浅湖的模拟效果非常理想,对于表层温度、湍流通量和垂直热力结构的量级和季节变化特征模拟的比较准确,同时对湖泊冻融循环过程给出了合理的刻画.CoLM-Lake对于深湖垂直结构及其变化的模拟亦较为准确,但对垂直混合强度的刻画仍然不足.虽然模型对于北美五大湖表层温度的模拟误差相对明显,但其量级和季节变化特征仍在合理的范围之内.通过模型参数的敏感性分析发现,动力学地表粗糙度可通过改变湍流通量的大小修正湖泊表层温度的模拟.湖泊深度、辐射消光系数和热力扩散系数可共同影响湖泊的热力结构.较大的湖泊深度,较小的消光系数和较大的热力扩散系数均使得湖泊内部传递和存储更多的热量,从而增加湖泊的热力惯性,降低湖泊各层温度的季节震荡和变化幅度,推迟湖泊冬季的冻结时间.湖泊到达最大密度时的温度受湖泊盐度的影响,调整此温度同样可使得模型的模拟结果得到改进.以上敏感性分析说明CoLM-Lake对于湖泊热力过程的模拟可以通过模型参数优化进行改进.总体上,CoLM-Lake可以合理地刻画各个湖泊的主要特征,模拟的误差均在参数取值的不确定性范围之内,因此CoLM-Lake在全球尺度上适用于对湖泊物理过程的模拟.; 戴永久魏楠黄安宁朱司光上官微袁华张树鹏刘少锋; 关键词：陆面模式

基于机器学习的中国夏季降水延伸期预报及土壤湿度的可能贡献被引量：3: 2024年; 延伸期预报准确率较低的问题仍然是目前重要的科学难题,做好延伸期预报对防灾减灾具有重要意义。本文利用机器学习方法开展了中国夏季降水延伸期(5~30天)预报试验,并探讨了土壤湿度对降水延伸期预报的可能贡献。结果表明机器学习方法的预报结果准确率要比传统线性模型方法有较大改善,且在诸多机器学习方法中,以Catboost, Lightgbm和Adaboost三个机器学习模型为最优。进一步分析发现长江流域表层土壤湿度异常导致的蒸发异常和感热异常,能够引起大气环流和垂直运动异常,最终对夏季降水产生影响。使用三个最优的机器学习方法的集合计算出模型中各个预报因子的贡献率,发现在长江流域的延伸期降水中,局地土壤湿度主要在5~10天占主导作用,而前期降水主要在10~15天占主导作用,长江流域20~30天的延伸期降水基本上受到大尺度环流控制。还评估了非局地土壤湿度在延伸期降水中的作用,发现中南半岛表层土壤湿度主要对15~30天的长江流域延伸期降水有重要贡献。将中南半岛表层土壤湿度加入到东北地区延伸期降水模型中,发现对该地区延伸期降水预报准确率并无提升作用,验证了机器学习模型的可用性。该研究为延伸期降水预测以及探究预报因子贡献率提供了一定的参考。; 叶宇辰陈海山朱司光董寅硕; 关键词：延伸期预报夏季降水土壤湿度

CLM4.5冠层截留方案的敏感性试验与改进被引量：4: 2019年; 为探究陆气系统对于冠层截留过程敏的感性,研究基于NCARCAM-CLM陆气耦合模式探讨了截留参数对于全球陆地蒸发、降水、径流及气温的可能影响,揭示了冠层截留与植被光合作用之间的潜在联系。通过GLEAMv3.0a陆面蒸散发数据评估了CLM4.5冠层截留方案,并指出该方案高估了低茎叶面积指数植被的冠层蒸发,而低估了高茎叶面积指数植被的冠层蒸发。在CLM4.5中引入冠层截留偏差校正方案则可在一定程度上提高了全球林区冠层蒸发和陆面蒸散发的模拟能力。; 陈海山穆梦圆尹伊朱司光李兴孙善磊

陆面水文循环对气候变化敏感性的热点区域被引量：2: 2013年; 全球气候变暖毋庸置疑，其结果必然对陆面水分循环产生影响．然而，由于受到全球地表水文观测资料的限制，目前关于气候变化对陆面水循环的影响及其机理的认识还十分有限．在全球变暖的大背景下，陆面水循环对气候变化的响应如何？其对气候变化最为敏感的热点区域位于何处？; 华文剑陈海山朱司光孙善磊俞淼周黎明; 关键词：气候变化敏感性水文循环全球气候变暖水分循环

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朱司光

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