一种适合干旱地区的陆面过程模式_LSPM的介绍

黄土高原西部应用APSIM模型的土壤蒸发参数测定和调整的开题报告题目：黄土高原西部应用APSIM模型的土壤蒸发参数测定和调整研究背景：黄土高原地区是中国内陆干旱地区的代表，干旱的气候条件一直是该地区主要的困扰。

土壤蒸发是黄土高原地区农业生产中的重要因素之一，但是由于土壤、气候和作物生长的差异性，不同地区的土壤蒸发参数存在着显著的差异，因此造成了许多农业生产上的问题。

APSIM（Agricultural Production Systems Simulator）模型是目前世界上广泛应用的农业模拟模型，在模拟农田生产系统的交互过程中，模型对土壤蒸发进行了详尽的描述，通过该模型对土壤蒸发进行参数的选择和调整，可以更准确和科学地预测黄土高原地区的农业生产力和水资源供需情况，从而加强该地区的水资源管理和农业生产。

研究内容：1. 对黄土高原西部不同作物土壤蒸发规律进行研究，并测定不同土壤层下的土壤水分含量。

2. 基于APSIM模型，结合野外实验数据对土壤蒸发参数进行选择和调整。

3. 利用APSIM模型对不同作物在不同土壤蒸发参数下的生长情况进行模拟，探讨土壤蒸发参数对作物生长和水分利用的影响。

研究意义：1. 本研究对黄土高原地区的农业水资源管理和保障具有重要的实践和指导意义，为提高该地区农业生产力和水资源利用效率提供依据和参考。

2. 本研究将APSIM模型应用于黄土高原地区的农业生产中，可为农业科学家、农业政策制定者和农民提供实用性的决策参考。

3. 本研究对APSIM模型在农业模拟领域的进一步应用和发展具有一定的推动作用。

参考文献：1. Kiniry, J. R. et al. (1992). Radiation-use efficiency in biomass accumulation prior to grain-filling for five grain-crop species. Field Crop Research, 28, 251–272.2. McCown R. L. et al. (1996). The Agricultural Production Systems Simulator (APSIM) model: its framework and potential for use as a decision support system. Agricultural Systems, 50, 255–271.3. Wofsy, S.C. et al. (1993). The Harvard Wetland Flux Study: an Introduction. Journal of Geophysical Research, 98, 1277–1293.。

基于Noah-LSM模式和CoLM模式的青藏高原中部陆面过
程模拟
刘火霖;胡泽勇;程思;陈林
【期刊名称】《冰川冻土》
【年(卷),期】2016(38)6
【摘要】利用中国科学院那曲高寒气候环境观测研究站Amdo站2012年10月1日-2013年10月1日的气象和土壤资料,通过Noah-LSM模式和CoLM模式对青藏高原中部陆面过程进行模拟研究.模拟结果表明:两个模式对辐射通量的模拟均与观测值较吻合,地表长波辐射的模拟效果最好,净辐射次之,地表反射辐射最差;两个模式模拟的土壤温度与观测值很接近,均是表层的模拟效果好于深层,夏季的模拟效果好于冬季;土壤的冻结和融化过程都是由表层开始向下延伸的,CoLM模式模拟的冻融起止时间与观测值更为接近;两个模式对土壤湿度的变化趋势模拟较好,但存在较大偏差.
【总页数】9页(P1501-1509)
【作者】刘火霖;胡泽勇;程思;陈林
【作者单位】中国科学院西北生态环境资源研究院;福建省泉州市气象局;中国科学院青藏高原地球科学卓越创新中心
【正文语种】中文
【中图分类】P437
【相关文献】
1.CoLM陆面模式对中亚干旱荒漠草地生态系统陆面过程的数值模拟
2.NIM陆面过程模式的研究Ⅱ：青藏高原夏季陆面过程的数值模拟
3.陆面过程模式CoLM和NCAR_CLM3.0对中国典型森林生态系统陆气相互作用的模拟Ⅰ.不同模式模拟结果的初步分析
4.陆面过程模式CoLM和NCAR_CLM3.0对中国典型森林生态系统陆气相互作用的模拟Ⅱ.不同参数化方案对模拟结果的影响
5.CoLM模式对青藏高原中部BJ站陆面过程的数值模拟
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干旱半干旱区两种典型下垫面的陆面过程模拟研究干旱半干旱区占全球陆地面积近40%,其地表类型复杂多样,涵盖了草地,农田,沙漠,戈壁以及冻土等多种类型。

这些复杂下垫面的陆面过程特征随地域和季节的变化较大,并且明显受到自然变迁及人类生活生产活动所引起的土地利用和地表覆盖方式改变的影响,因而其陆面过程在全球气候系统中占有十分重要的地位。

现有的大部分陆面过程模式对干旱半干旱区典型下垫面的陆面过程模拟仍然存在较大偏差,并且陆面过程观测实验中存在的能量不闭合等问题更是增加了陆面过程模拟研究的复杂性。

因此如何改进陆面过程参数化方案,发展更适用于干旱半干旱区的陆面过程模式是陆面过程研究中的重要任务。

为了提高陆面模式对干旱半干旱区典型下垫面的模拟性能,本文从以下三个方面进行了研究。

首先发展了一个陆面过程模式TBLSHAW,并利用兰州大学半干旱气候与环境观测站(SACOL)观测资料进行验证；其次针对陆面观测实验中普遍存在的近地层能量不闭合问题,利用陆面过程模式TBLSHAW和SACOL站近地层观测资料,研究了半干旱区近地层能量闭合度对陆面过程模式的影响；最后,鉴于干旱区地表大量覆盖地膜抑制蒸发的事实,利用西北干旱区开展的“古浪非均匀下垫面近地层观测实验(GHUSLE)"中地膜覆盖农田下垫面的观测资料,建立了相应的参数化方案,发展了TBLSHAW_MULCH模式,并对干旱地区地膜覆盖农田下垫面的陆面过程特征进行了模拟研究。

主要结论如下：(1)基于陆气间物质和能量平衡原理,在SHAW模式和CoLM 模式的基础上发展了TBLSHAW模式。

该模式吸收了CoLM模式中的双大叶模型用于计算植被与大气间的物质和能量平衡,详细考虑了植被层辐射传输,降水截留,蒸发蒸腾以及光合作用等物理过程；利用通用的土壤水热耦合传输模型计算土壤温度和湿度,并包含了土壤冻融,蒸发及降水渗透等过程；结合由SACOL站长期观测的土壤温湿及近地层资料发展而来的适用于半干旱区的部分陆面参数化方案,最后采用SHAW模式的动力框架,形成了一个土壤-植被-大气相互作用的陆面过程模式。

CLM5.0对高寒山区蒸散发模拟的适用性评估宁锋伟;张兰慧;曾璇;白旭亮【期刊名称】《冰川冻土》【年(卷),期】2023(45)1【摘要】蒸散发是地表水文循环和能量交换过程的重要组成部分,且在高寒山区有极强的时空异质性,准确模拟蒸散发对于研究高寒山区水文循环过程有着重要的意义。

CLM5.0(Community Land Model5.0)是CLM模式的最新版本,具有较为完善的水文循环机制,是目前国际上发展最为完善的陆面过程模式之一。

基于典型高寒山区黑河上游五个观测站的观测数据,对CLM5.0的蒸散发模拟性能进行评估。

结果表明:CLM5.0在模拟蒸散发时结果总体上可信,其R值的范围在0.601~0.839之间,RSR值的范围在0.964~1.145之间,BIAS值的范围在^(-1).220~-0.597 mm·d^(-1)之间。

说明CLM5.0在高寒山区可以较好地捕捉观测到蒸散发的时间趋势,但仍存在一定的低估。

非生长季的BIAS值的范围在-0.904~-0.367 mm·d^(-1)之间,生长季的BIAS值的范围在-2.094~-0.794 mm·d^(-1)之间,这表明蒸散发模拟值的低估主要来自生长季的模拟。

高寒草甸上R值的范围在0.299~0.651之间,RSR值的范围在1.135~1.332之间,高寒草地上R值为0.209,RSR值为1.450,因此,CLM5.0在草甸的模拟性能优于草地。

CLM5.0白天R 值的范围在0.605~0.840之间,RSR值的范围在0.252~1.193之间,夜晚R值的范围在0.344~0.651之间,RSR值的范围在0.482~2.966之间,对比可知CLM5.0在白天模拟蒸散发的性能优于夜晚。

这些结论可为CLM5.0的应用和改进提供科学依据。

【总页数】11页(P119-129)【作者】宁锋伟;张兰慧;曾璇;白旭亮【作者单位】兰州大学资源环境学院西部环境教育部重点实验室【正文语种】中文【中图分类】P332.2【相关文献】1.基于蒸渗仪实测的参考作物蒸散发模型北京地区适用性评价2.CLM5.0对东北地区地表温度的数值模拟及评估3.CLM5.0对东北地区地表温度的数值模拟及评估4.CFSR数据在高寒山区径流模拟中的适用性5.分布式水文模型DHSVM在西北高寒山区流域的适用性研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

Noah-MP陆面模式对干旱区不同下垫面水热通量模拟评估杨扬;杨启东【期刊名称】《沙漠与绿洲气象》【年(卷),期】2024(18)1【摘要】基于干旱区张掖国家气候观象台2021年1月—2022年6月和大满灌区绿洲农田站2020年1—12月的观测数据,评估Noah-MP模式对干旱区荒漠和农田两种下垫面的水热通量的模拟性能。

结果表明:Noah-MP模式模拟的干旱区荒漠下垫面辐射与观测值的相关系数均跃0.98,泰勒评分跃0.93。

感热的泰勒评分(0.809)跃潜热的泰勒评分(0.504),对辐射及湍流通量的变化特征、峰谷值与观测值总体一致,模拟效果较好。

模拟的5 cm土壤湿度对降水过程有明显的响应,表现出明显的冷暖季差异,但其模拟性能仍有待改进。

Noah-MP模式模拟的干旱区农田下垫面辐射通量及各层土壤温度的相关系数均跃0.98,泰勒评分跃0.58,模拟效果较理想。

但模拟的潜热通量及各层土壤湿度较观测值偏低,尤其在生长季模拟性能不理想。

Noah-MP模式对干旱区荒漠下垫面水热通量的模拟性能优于农田下垫面,优化和发展模式水文过程的参数化方案,在模式中考虑人为作用,是提高干旱区陆面过程模式模拟能力的重要方向。

【总页数】10页(P28-37)【作者】杨扬;杨启东【作者单位】中国气象局兰州干旱气象研究所;云南大学地球科学学院大气科学系【正文语种】中文【中图分类】P404【相关文献】1.半干旱区不同下垫面近地层湍流通量特征分析2.半干旱区不同下垫面大气湍流通量比较分析3.Noah-MP陆面过程模式对西双版纳热带雨林下垫面碳水热通量的模拟评估4.陆面模式Noah-MP模拟地表热通量的物理过程不确定性分析5.半干旱区不同下垫面地表粗糙度和湍流通量整体输送系数变化特征因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

利用通用地球系统模式研究陆地干燥度利用通用地球系统模式研究陆地干燥度引言：陆地干燥度是指陆地表面的水分供应与需求之间的平衡程度。

在全球变暖和气候变化的背景下，陆地干燥度的变化对农业、生态系统、水资源管理等方面产生了重要的影响。

为了更好地了解陆地干燥度的变化趋势和影响因素，科学家们利用通用地球系统模式（CESM）进行研究，并取得了一些重要的研究成果。

一、通用地球系统模式概述通用地球系统模式（Community Earth System Model, CESM）是由美国国家大气研究中心（NCAR）开发的一个综合性的地球系统模式。

它能够模拟地球大气、海洋、陆地和冰冻圈等多个组分之间的相互作用和反馈机制，从而全面地揭示地球系统的演化过程。

CESM采用了一系列的参数化方案和物理模型，能够模拟气候、水循环、能量传输等复杂的地球系统过程。

二、利用CESM模拟陆地干燥度变化科学家们利用CESM的陆地模块，通过改变不同模型参数和气候场景，模拟了全球陆地干燥度的变化趋势。

研究发现，随着全球气候变暖，许多地区的陆地干燥度呈现出显著的增加趋势。

例如，在中亚、北非、澳大利亚西部等地区，干旱区域的扩展和强度增加。

而在亚马逊雨林、东南亚等地区，由于降雨量的增加，干湿年份的差异有所减小。

这些研究结果为我们更好地理解全球陆地干燥度的变化提供了重要依据。

三、陆地干燥度变化对农业的影响陆地干燥度的变化对农业生产具有重要影响。

干燥度的增加会导致土壤水分减少，影响植物的生长和发育。

研究发现，在干旱地区，农作物产量和品质受到严重影响，农民的经济收入减少。

而在干湿变化较小的地区，农作物产量相对稳定。

利用CESM模拟的结果可以为农业管理者提供科学依据，调整农作物种植结构，适应干湿变化，提高农业生产的适应性。

四、陆地干燥度变化对生态系统的影响陆地干燥度的变化也对生态系统的运行和物种多样性产生影响。

干旱地区的干燥度增加可能导致植被覆盖率下降和生物多样性减少。

陆面过程模式研究进展——以CAS-LSM为例王龙欢;谢正辉;贾炳浩;王妍;李锐超;谢瑾博;陈思;秦佩华;师春香【期刊名称】《高原气象》【年(卷),期】2021(40)6【摘要】陆面过程是气候系统的重要组成部分,影响大气环流和气候变化。

陆面过程模式中人类活动、生物物理和生物化学过程的合理描述有助于理解陆面与大气之间相互作用机制。

本文首先回顾了陆面过程模式的发展历程,陆面过程模式从最初简单的箱式模型发展到考虑了较为完备的陆面物理、化学和生物过程,正朝着精细化、集成化的方向发展。

农业灌溉与施肥、干旱区河流输水、点源污染排放、城市规划实施等与生产生活密切相关的人类活动,影响陆地碳氮水循环过程及河流水生生态系统。

地下水侧向流动、土壤冻融界面变化等过程改变陆气水分收支和能量平衡,影响天气气候与环境。

因此,迫切需要在陆面生态水文模拟中合理表示这些过程和人类活动的作用。

随后介绍了陆面过程模式CAS-LSM的研究进展及应用。

陆面过程模式CAS-LSM可应用于干旱区内陆河流域模拟,定量评估河流输水的生态水文效应;结合气候系统模式,可以实现监测河流水环境特别是氮输送的变化;与区域气候模拟结合,实现城市规划实施的天气与气候效应的定量评估。

【总页数】17页(P1347-1363)【作者】王龙欢;谢正辉;贾炳浩;王妍;李锐超;谢瑾博;陈思;秦佩华;师春香【作者单位】中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室;中国科学院大学地球与行星科学学院;南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室;国家气象信息中心【正文语种】中文【中图分类】P467【相关文献】1.NIM陆面过程模式的研究Ⅱ：青藏高原夏季陆面过程的数值模拟2.不同大气强迫作用下陆面模式CAS-LSM多年冻土活动层厚度模拟与不确定性研究3.一个改进的陆面过程模式及其模拟试验研究第二部分:陆面过程模式与区域气候模式的耦合模拟试验4.一个改进的陆面过程模式及其模拟试验研究第一部分:陆面过程模式及其“独立(off-line)”模拟试验和模式性能分析5.陆面模式砾石参数化在BCC_AVIM陆面过程模式中的应用及检验因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于APSIM模型的地膜覆盖与露地种植条件下旱地小麦灌浆过程模拟张仕林;程宏波;柴守玺;马建涛;柴雨葳;王彦萍;高甜甜;张博【期刊名称】《干旱地区农业研究》【年(卷),期】2022(40)6【摘要】准确模拟小麦籽粒干物质积累过程可为调控小麦生产提供技术支持。

基于APSIM模型模拟数据和大田实测数据同步研究旱地冬小麦籽粒干物质积累过程,并在模型验证的基础上分析积温对小麦籽粒干物质积累过程的影响。

APSIM-Wheat模型模拟地膜覆盖和露地种植在灌浆期各阶段粒重和籽粒灌浆速率的决定系数大于0.92,归一化均方根误差小于16.25%,有效性指数大于0.91,表明APSIM-Wheat模型在研究区模拟小麦灌浆过程具有较好的拟合度和适应性。

地膜覆盖种植优于露地种植,两年度模型模拟地膜覆盖籽粒干物质日积累量模拟值高于露地5.23%,田间实测地膜覆盖的最大灌浆速率平均高于露地10.46%,快增期平均灌浆速率高于露地13.68%,千粒重平均高于露地2.50%。

Logistic进一步分析表明,地膜覆盖种植有利于提前最大灌浆速率的时间,减少灌浆渐增期、缓增期的持续时间;其次,积温通过影响籽粒干物质日积累量进而影响灌浆速率,在灌浆期大气日积温、土壤日积温与籽粒干物质日积累量均呈极显著正相关关系。

【总页数】12页(P201-211)【作者】张仕林;程宏波;柴守玺;马建涛;柴雨葳;王彦萍;高甜甜;张博【作者单位】甘肃农业大学生命科学技术学院;甘肃省干旱生境作物学重点实验室/甘肃农业大学农学院【正文语种】中文【中图分类】S512.11【相关文献】1.基于 APSIM 的旱地小麦叶面积指数模拟模型构建2.基于APSIM模型模拟水氮调控对旱地春小麦产量的影响3.未来气候变化情景下基于APSIM模型的黄土高原冬小麦适宜种植区域模拟4.基于APSIM模型的陇中旱地春小麦产量对播期、施氮和降水量变化的响应模拟5.基于APSIM模型播期对未来气候变化情景下旱地春小麦产量和生育期影响的模拟分析因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

陆面模式CLSM 的设计及性能检验II 1模式检验陈海山 孙照渤南京信息工程大学大气科学系,南京 210044摘 要 利用BORE AS,HEIFE,ARME,GAME -TIPEX 等大量的陆面外场观测资料,针对不同类型的陆面过程,对所发展的陆面模式C LSM 的性能进行检验。

模拟结果与观测资料的对比分析表明:一方面,CLS M 能够对积雪变化、干旱P 半干旱地区的水热交换等特殊的陆面过程进行合理的描述;另一方面,CLSM 对热带雨林地区的植被-大气相互作用、高原地气交换过程同样具有很强的模拟能力。

C LSM 解决了陆面模式对上述特殊下垫面描述能力有限的实际问题,保证了对特殊下垫面进行合理描述的同时,又保证了对其他不同陆面状况的模拟能力。

CLSM 改善了陆面模式对全球范围内不同下垫面条件下的陆面过程及地-气交换过程的模拟能力。

关键词 综合陆面模式CLSM 模式检验文章编号 1006-9895(2005)02-0272-11中图分类号 P435文献标识码 ADesign of a Comprehensive Land Surface Model and Its ValidationPart II 1Model ValidationC HEN Ha-i Shan,and S UN Zhao -BoDe partmen t o f Atmosphe ric Sc ienc es ,Nan jin g Un ive rsity o f In forma tion Scien ce &Techn ology ,Nan jin g 210044Abstract By using observa tional data sets collected by BOREAS,HEI FE,ARME,GA ME -TIPEX representing different land cover conditions,c omprehensive land surface model (CLSM)is validated against the obse rvations to verify the capability to simulate diffe rent land processes.Results sugge st that the model not only si mula tes the special land surface processes including seasonal dynamics of snow cover variation,soil heat and wate r transfer in arid P sem-i arid regions,but also describes the interaction of ve ge tation -atmosphere in tropic al rainforest,together with the e xchanges between the land surface and atmosphere over the Tibe tan Plateau accura tely.It is concluded that CLSM can describe different physical processes accurately and e xhibit it .s comprehensive c apability to re present processes related to various land surfaces.Key words CLSM,validation收稿日期 2003-07-28收到,2003-10-29收到修定稿资助项目 国家自然科学基金资助项目40405018和40331010作者简介 陈海山,男,1973年出生,博士,副教授,目前从事短期气候预测、陆气相互作用和气候数值模拟研究。

CLM4.0模式对干旱区荒漠草原过渡带快速变化陆面过程的数值模拟研究（1.兰州大学大气科学学院，兰州730000；2.中国气象局兰州干旱气象研究所，甘肃省（中国气象局）干旱气候变化与减灾重点实验室，兰州730020；3.云南大学大气科学系，昆明650091）收稿日期：2013-11-26；定稿日期：2014-08-26资助项目：公益性行业（气象）科研专项（GYHY201106043）；国家重大科学研究计划（2012CB956200）；国家自然科学基金项目（41075006）作者简介：杨扬（1988-），女，甘肃民乐人，硕士研究生，主要从事大气物理学与大气环境研究.E-mail:yangyang11@ 通讯作者：左洪超.E-mail ：zuohch@摘要：利用2012年7-9月微气象蒸发观测实验的观测资料和陆面模式CLM4.0，对荒漠草原过渡带快速变化的陆面过程进行了单点数值模拟试验，通过比较模拟值与观测值来检验模式的模拟能力。

结果表明：（1）CLM4.0模式能较好地模拟下垫面快速变化的辐射通量、湍流通量、土壤温度及土壤含水量的变化特征，但模拟值较观测值还存在一定偏差。

在干旱及湿润地表状况下，CLM4.0模式模拟的反射辐射与观测值的偏差较小，而草地地表时模拟值较观测值偏高；CLM4.0模式较好地模拟了地表长波辐射的变化趋势，但是在正午和夜间偏差较大。

（2）CLM4.0模式模拟的湍流通量与观测值之间的相关系数达0.85以上，但模拟值较观测值偏高。

（3）CLM4.0模式模拟的土壤温度及含水量较观测值偏小，且对强降水引起的土壤含水量的变化过程的模拟性能较差。

发展适用于干旱荒漠草原过渡带的土壤孔隙度参数化方案，进而通过改善土壤热导率、导水率的模拟有助于提高该类下垫面土壤温度及土壤含水量的模拟性能。

关键词：荒漠草原过渡带；快速变化；陆面过程；CLM4.0模式文章编号：1000-0534（2015）04-0923-12中图分类号：P435文献标志码：Adoi ：10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00105杨扬，左洪超，杨启东，等.CLM4.0模式对干旱区荒漠草原过渡带快速变化陆面过程的数值模拟研究［J ］.高原气象，2015，34（4）：923934，doi ：10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00105.1引言荒漠草原过渡带一般是指介于沙漠与草原或农田之间的过渡带。