非均匀下垫面陆面过程参数化问题研究进展
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面过程 模 式 （ ｓｉ模 型 ， Ｍｏａｃ 动力一 统 计模 型等 ） 继 相
出现 。
１ １ 非均 匀下 垫面 陆面 过程 参数 化方 法 ．
一
个 理 想 的陆面 过程模 式 应真 实客 观地 反映下
目前 处理 陆 面过 程 非均 匀 性 的方 法 主要 有 Ｍｏ ・ ｓｉ法 和统 计一 动 力法 ， 衍生 出一些 其 它 的方 法 ， ａｃ 还
转换 。
关键词 ： 非均匀下垫面 ； 陆面过程 ； 参数 化方法 ； 尺度转换
中图分类号 ：４ ６ ７ Ｐ ５ ． 文献标识码 ： Ａ
引 言
非均 匀下 垫 面 问题 一 直是 困扰 数值 模式 和 遥感
但这 些方 法 均存 在 一 定 的 缺 陷 。同 时 ， 感 与 陆 面 遥
模式相结合 已成 为陆面过程研究 中必不可少 的手
段 。本文 研究 探讨 了非均匀 下 垫 面陆面 过程参 数 化 方法 的研 究 现状 ， 以及 遥感技 术 、Ａ Ｌ Ｓ在非 均匀 下垫 面 陆面过 程 中 的应 用 ， 最后 对 今 后 研 究 可 能 改进 的 方 面提 出 了几点建 议 。 反演技 术 发展 的关 键环 节 。 随着陆 面过 程模 式 的改
进和遥感技术的发展 ， 人们逐渐 提高了对下垫 面的
科 学 描述 能力 ， 而 由于下 垫 面非 均匀性 的影 响 ， 然 对
陆面过程 的描述仍存在很多问题。因为不同地域的
地形 、 地利 用 、 被 和 土壤 属 性 的差 异 ， 至 小 尺 土 植 甚 度局 地 和次 区域气 象 、 文 和 生 态 条件 下 地 气 能量 水 和 水分 交 换 的 差 异 都 会 对 陆 面 过 程 产 生 影 响 … 。 近 ２ ， ０ａ来 由于 对 Ｉ Ｂ Ｇ ＷＥ Ｇ Ｐ， Ｅ Ｘ及 Ｂ Ｈ Ａ Ｃ等 计 划 的重视 和 推 动 ， 于 陆 面 非 均 匀 性 的 研 究 及 其 对 关 陆一 气 相互 作用 的 重 要 影 响 ， 已受 到 越 来 越 多 的 各
的 中尺度 通量 。
很 多重 要 的次 网格 过 程 ， 成 原 来 建 立 在均 匀 性 假 造 设 基 础上 的结果 严 重失 真 ， 因此 ， 面过程模 式最 严 陆 重 的缺 陷之一 是没 有 考 虑 这 些 次 网 格 的非 均 匀 性 。
各 国学者逐渐致力 于这方 面的研究 ，０ 纪 ８ ２世 ０年 代 后 期 以来 ， 各有 侧重 地考 虑 次 网格 非 均匀 性 的陆
摘
要 ： 均 匀下 垫 面 对 陆 面 过 程 模 式 应 用 有 着 重 要 影 响 。若 将 下 垫 面 一 概 视 为 均 一 ， 很 多情 况下 非 在
会影响模式模拟 的准确性 。本 文详细 介绍 了 目前 非均 匀地表 陆面过程 参数 化 的方法 （ ｓｉ 、 Ｍｏａ ｃ法 统 计一 动力法和其它方法 ） 初 步分析 了这 些参 数化 方法 的缺 陷 ， 简单 探讨 了陆 面参 数 尺度 转换 问 ， 并 题， 最后对今 后研究的问题给 出了建议 ， 中特别提 出要 寻找适 当方法实现陆 面物理量不 同尺度间的 其
国学者的高度重视 。
地 表 的非均 匀性 通 常是 指 地 表 土壤 特 性 （ 壤 土 类 型 、 度 、 色 及 粗 糙 度 等 ） 植 被 分 布 （ 被 类 湿 颜 、 植 型、 叶角 、 度 、 度 及 形 态 等 ） 高 密 以及 非 均匀 分 布 的 云和 降水 对 地 表 辐 射 收 支 和 地 表 湿 度 的非 均 匀 影 响 。过 去 的研究 发 现下 垫 面的非 均匀 性会 对 地表 的 能量平 衡 、 地表 水文 过程 及 局 地 环 流 产 生 一 定 的影 响 ， 至 可能造 成新 的 附加 中尺 度 环 流 并 引发 附 加 甚
垫 面附 近发 生 的各 种物 理 过 程 （ 水 分 、 如 动量 、 能量
等的交换 ） 尽量 体现 出下垫面特征量 的非 均匀性 ，
收稿 日期 ：０ ７—１ ０ 改 回日期 ：０ ８一Ｏ —２ ２０ ２— ６； ２０ １ ７ 基金项 目： 国家 自然科学基金项 目（ ０ ７ ０６） ４ ５ ５０ 资助 作者简介： 乔娟 （９ ４ ， ， １８ 一） 女 陕西宝鸡人 ， 在读硕士 ， 主要从 事陆面过程 、 一 陆 气相互 作用研究 ． ｍ ｉ ｊ ｎ ｉ ２０ ＠１３ ｃｒ Ｅ— ａ ：ｕ ｑ ｏ０５ ６ ．ｏ ｌ ａ ａ ｎ
１ 非均匀下垫面与 陆面过程模式
从 ２ 世纪 ６ ０ ０年代末第一代 Ｇ ห้องสมุดไป่ตู้ 的诞生到近 Ｃ
１ ０ａ涌 现 出 了 许 多 陆 面 过 程 模 式 （ Ｓ Ｍ） 如 ＬＰ ，
ＢＡＴＳ＿Ｊ ４
、
Ｓ 等。但 已有 的 Ｌ Ｐ ｉ Ｂ Ｓ Ｍ基 本假设 下垫 面均匀 分 布 ， 实 际下 垫 面 的二 维 非 均匀 性 会 引 起 而
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第２ ６卷 第 １期 ２０ ０ ８年 ３月
文 章 编 号 ：０ ６—７ ３ （０ ８ １０ ６ ９ ２ ０ ）一０ １—０７ ０ ０ ３— ５
干 旱 气 象
ＡＲＩ ＭＥＴＥＯＲＯＬＯＧＹ Ｄ
Ｖｏ ． ６ Ｎｏ １ Ｉ２ ． Ｍａ ｃ ２ ０ ｒ ｈ， ０ ８
非 均 匀 下 垫 面 陆面 过 程参 数 化 问题 研 究 进展
乔 娟 ， 张 强２， 张 杰２
（． １ 中国气象科学研究 院， 北京 １０ ８ ；． ００ １２ 中国气象局兰州干旱气象研究所 ， 兰州 ７０２ ） ３ ０ ０ 甘肃省干旱气候变化与减灾重点实验室 ， 中国气象局干旱气候变化 与减灾重点开放 实验室 ，甘肃
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７ ４
干
旱
气
象
２卷 ６
（ 如粗 糙度 、 叶面 积 指 数 、 度 、 度 等 ） 并 且 计 算 温 湿 ， 尽量 省 时 。然 而现有 的陆 面过 程模 式 （ Ｓ Ｍ） ６ ＬＰ 基 本建 立在 网格 区下垫 面均 一 、 一分 布 的假设 基 础 单 上， 即认 为 网格 区只有 一种植 被均 匀覆 盖 ， 并在 均匀 分 布大气 条件下 实现 地一 气 交换 过 程 ， 显 然不 能 这
出现 。
１ １ 非均 匀下 垫面 陆面 过程 参数 化方 法 ．
一
个 理 想 的陆面 过程模 式 应真 实客 观地 反映下
目前 处理 陆 面过 程 非均 匀 性 的方 法 主要 有 Ｍｏ ・ ｓｉ法 和统 计一 动 力法 ， 衍生 出一些 其 它 的方 法 ， ａｃ 还
转换 。
关键词 ： 非均匀下垫面 ； 陆面过程 ； 参数 化方法 ； 尺度转换
中图分类号 ：４ ６ ７ Ｐ ５ ． 文献标识码 ： Ａ
引 言
非均 匀下 垫 面 问题 一 直是 困扰 数值 模式 和 遥感
但这 些方 法 均存 在 一 定 的 缺 陷 。同 时 ， 感 与 陆 面 遥
模式相结合 已成 为陆面过程研究 中必不可少 的手
段 。本文 研究 探讨 了非均匀 下 垫 面陆面 过程参 数 化 方法 的研 究 现状 ， 以及 遥感技 术 、Ａ Ｌ Ｓ在非 均匀 下垫 面 陆面过 程 中 的应 用 ， 最后 对 今 后 研 究 可 能 改进 的 方 面提 出 了几点建 议 。 反演技 术 发展 的关 键环 节 。 随着陆 面过 程模 式 的改
进和遥感技术的发展 ， 人们逐渐 提高了对下垫 面的
科 学 描述 能力 ， 而 由于下 垫 面非 均匀性 的影 响 ， 然 对
陆面过程 的描述仍存在很多问题。因为不同地域的
地形 、 地利 用 、 被 和 土壤 属 性 的差 异 ， 至 小 尺 土 植 甚 度局 地 和次 区域气 象 、 文 和 生 态 条件 下 地 气 能量 水 和 水分 交 换 的 差 异 都 会 对 陆 面 过 程 产 生 影 响 … 。 近 ２ ， ０ａ来 由于 对 Ｉ Ｂ Ｇ ＷＥ Ｇ Ｐ， Ｅ Ｘ及 Ｂ Ｈ Ａ Ｃ等 计 划 的重视 和 推 动 ， 于 陆 面 非 均 匀 性 的 研 究 及 其 对 关 陆一 气 相互 作用 的 重 要 影 响 ， 已受 到 越 来 越 多 的 各
的 中尺度 通量 。
很 多重 要 的次 网格 过 程 ， 成 原 来 建 立 在均 匀 性 假 造 设 基 础上 的结果 严 重失 真 ， 因此 ， 面过程模 式最 严 陆 重 的缺 陷之一 是没 有 考 虑 这 些 次 网 格 的非 均 匀 性 。
各 国学者逐渐致力 于这方 面的研究 ，０ 纪 ８ ２世 ０年 代 后 期 以来 ， 各有 侧重 地考 虑 次 网格 非 均匀 性 的陆
摘
要 ： 均 匀下 垫 面 对 陆 面 过 程 模 式 应 用 有 着 重 要 影 响 。若 将 下 垫 面 一 概 视 为 均 一 ， 很 多情 况下 非 在
会影响模式模拟 的准确性 。本 文详细 介绍 了 目前 非均 匀地表 陆面过程 参数 化 的方法 （ ｓｉ 、 Ｍｏａ ｃ法 统 计一 动力法和其它方法 ） 初 步分析 了这 些参 数化 方法 的缺 陷 ， 简单 探讨 了陆 面参 数 尺度 转换 问 ， 并 题， 最后对今 后研究的问题给 出了建议 ， 中特别提 出要 寻找适 当方法实现陆 面物理量不 同尺度间的 其
国学者的高度重视 。
地 表 的非均 匀性 通 常是 指 地 表 土壤 特 性 （ 壤 土 类 型 、 度 、 色 及 粗 糙 度 等 ） 植 被 分 布 （ 被 类 湿 颜 、 植 型、 叶角 、 度 、 度 及 形 态 等 ） 高 密 以及 非 均匀 分 布 的 云和 降水 对 地 表 辐 射 收 支 和 地 表 湿 度 的非 均 匀 影 响 。过 去 的研究 发 现下 垫 面的非 均匀 性会 对 地表 的 能量平 衡 、 地表 水文 过程 及 局 地 环 流 产 生 一 定 的影 响 ， 至 可能造 成新 的 附加 中尺 度 环 流 并 引发 附 加 甚
垫 面附 近发 生 的各 种物 理 过 程 （ 水 分 、 如 动量 、 能量
等的交换 ） 尽量 体现 出下垫面特征量 的非 均匀性 ，
收稿 日期 ：０ ７—１ ０ 改 回日期 ：０ ８一Ｏ —２ ２０ ２— ６； ２０ １ ７ 基金项 目： 国家 自然科学基金项 目（ ０ ７ ０６） ４ ５ ５０ 资助 作者简介： 乔娟 （９ ４ ， ， １８ 一） 女 陕西宝鸡人 ， 在读硕士 ， 主要从 事陆面过程 、 一 陆 气相互 作用研究 ． ｍ ｉ ｊ ｎ ｉ ２０ ＠１３ ｃｒ Ｅ— ａ ：ｕ ｑ ｏ０５ ６ ．ｏ ｌ ａ ａ ｎ
１ 非均匀下垫面与 陆面过程模式
从 ２ 世纪 ６ ０ ０年代末第一代 Ｇ ห้องสมุดไป่ตู้ 的诞生到近 Ｃ
１ ０ａ涌 现 出 了 许 多 陆 面 过 程 模 式 （ Ｓ Ｍ） 如 ＬＰ ，
ＢＡＴＳ＿Ｊ ４
、
Ｓ 等。但 已有 的 Ｌ Ｐ ｉ Ｂ Ｓ Ｍ基 本假设 下垫 面均匀 分 布 ， 实 际下 垫 面 的二 维 非 均匀 性 会 引 起 而
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第２ ６卷 第 １期 ２０ ０ ８年 ３月
文 章 编 号 ：０ ６—７ ３ （０ ８ １０ ６ ９ ２ ０ ）一０ １—０７ ０ ０ ３— ５
干 旱 气 象
ＡＲＩ ＭＥＴＥＯＲＯＬＯＧＹ Ｄ
Ｖｏ ． ６ Ｎｏ １ Ｉ２ ． Ｍａ ｃ ２ ０ ｒ ｈ， ０ ８
非 均 匀 下 垫 面 陆面 过 程参 数 化 问题 研 究 进展
乔 娟 ， 张 强２， 张 杰２
（． １ 中国气象科学研究 院， 北京 １０ ８ ；． ００ １２ 中国气象局兰州干旱气象研究所 ， 兰州 ７０２ ） ３ ０ ０ 甘肃省干旱气候变化与减灾重点实验室 ， 中国气象局干旱气候变化 与减灾重点开放 实验室 ，甘肃
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２卷 ６
（ 如粗 糙度 、 叶面 积 指 数 、 度 、 度 等 ） 并 且 计 算 温 湿 ， 尽量 省 时 。然 而现有 的陆 面过 程模 式 （ Ｓ Ｍ） ６ ＬＰ 基 本建 立在 网格 区下垫 面均 一 、 一分 布 的假设 基 础 单 上， 即认 为 网格 区只有 一种植 被均 匀覆 盖 ， 并在 均匀 分 布大气 条件下 实现 地一 气 交换 过 程 ， 显 然不 能 这
