陸面下邊界對(duì)區(qū)域氣候模擬的影響（LAI為例）及區(qū)域氣候模式（CWRF+CLM）陸面遙感參數(shù)預(yù)處理研究.pdf

1、2001年1月，IPCC在上海的報(bào)告指出：過去50年觀測(cè)到的大部分增暖現(xiàn)象歸咎于人類活動(dòng)，土地利用/覆蓋變化是人類活動(dòng)影響氣候變化的途徑之一。中國(guó)近二十年以來，土地利用/覆蓋發(fā)生了明顯變化，引起氣候相應(yīng)變化。數(shù)值模式成為認(rèn)識(shí)天氣以及氣候變化的重要研究手段。陸面過程子模塊是氣候模式中反映地球表面物理與生物化學(xué)過程，確定地表與大氣交界面物質(zhì)能量交換規(guī)律的參數(shù)化方案。地面觀測(cè)站點(diǎn)的有限性和陸面參數(shù)大時(shí)空變異性，制約了陸面物理過程刻畫的準(zhǔn)確性，

2、遙感探測(cè)資料無疑為我們更準(zhǔn)確描述地-氣通量交換，改善區(qū)域氣候模式模擬的性能提供了契機(jī)。資料同化為遙感數(shù)據(jù)合理運(yùn)用到區(qū)域氣候和陸面模式中搭建了橋梁，但遙感數(shù)據(jù)與數(shù)值模式、同化模式的時(shí)空分辨率、預(yù)報(bào)變量并不恰好吻合，因此，為其準(zhǔn)備模擬性能優(yōu)良的數(shù)值模式，并準(zhǔn)備與數(shù)值模式時(shí)空相匹配、物理上合理的遙感數(shù)據(jù)就是首先要解決的問題。針對(duì)上述事實(shí)和問題，本文研究了1982-1999年中國(guó)LAI變化引起的氣候響應(yīng)；評(píng)價(jià)陸面參數(shù)年際間差異所引起的傳播誤差；

3、建立實(shí)時(shí)衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)氣候模式陸面參數(shù)預(yù)處理系統(tǒng)，引進(jìn)陸面參數(shù)年際變化。主要研究結(jié)論和成果如下： 1)分析了1961-2000年中國(guó)降水、溫度、日照時(shí)數(shù)、相對(duì)濕度、500hPa風(fēng)場(chǎng)，揭示了本時(shí)段中國(guó)氣候區(qū)氣候躍變狀況。相對(duì)而言，生態(tài)功能脆弱區(qū)、氣候敏感區(qū)較易發(fā)生氣候躍變，1984年左右及1993年左右比較明顯。 2)葉面積指數(shù)作為陸面過程水熱計(jì)算的重要參數(shù)，其月際、年際變化直接或間接影響了與陸面有關(guān)的水熱計(jì)算。陸面參數(shù)LA

4、I年際間變化引起的傳播誤差在中國(guó)某些地區(qū)超過15％。因此將葉面積指數(shù)的年際變化引入到CLM3模式中。 3)利用CLM在靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的葉面積指數(shù)不同陸面屬性參數(shù)條件下的模擬，在一定程度上揭示葉面積指數(shù)變化在1982-1999年的影響效力。兩種情形下模擬的REOF的第一載荷并沒有發(fā)生大的變化，僅第二、三載荷有較大差異，說明葉面積指數(shù)影響對(duì)于氣候變化的高頻部分有貢獻(xiàn)。 4)分別利用MODIS葉面積指數(shù)和CLM模式自帶多年月平均葉

5、面積指數(shù)，做2003年1月和2003年7月的模擬，分析兩個(gè)模擬結(jié)果月平均散度場(chǎng)和溫度場(chǎng)差值圖，結(jié)果表明：CWRF對(duì)LAI的變化有響應(yīng)，1月份響應(yīng)相對(duì)較小，不超過700hPa，夏季響應(yīng)達(dá)300hPa，溫度場(chǎng)與散度場(chǎng)的差異仍然不小，這種作用可能與高原地形的非線性加強(qiáng)有關(guān)。 5)基于AVHRR和MODIS遙感產(chǎn)品，建立實(shí)時(shí)MODIS監(jiān)測(cè)二級(jí)陸面產(chǎn)品到氣候模式陸面參數(shù)的預(yù)處理系統(tǒng)。生成了區(qū)域氣候模式和陸面模式所需的陸表參數(shù)數(shù)據(jù)庫，包括：

6、LAI數(shù)據(jù)庫、地表溫度、地表發(fā)射率、地表覆蓋變化、植被指數(shù)、雙向反照率、雪深數(shù)據(jù)庫和陸表水系特征數(shù)據(jù)庫等。 總之，本文通過三個(gè)不同層面(評(píng)價(jià)水熱平衡計(jì)算中與LAI有關(guān)變量、陸面模式CLM及區(qū)域氣候模式CWRF因所用LAI不準(zhǔn)確引起的差異)來檢驗(yàn)葉面積指數(shù)不準(zhǔn)確所產(chǎn)生的敏感影響，強(qiáng)調(diào)了陸面參數(shù)在陸面模式及區(qū)域氣候模式中的作用，在此基礎(chǔ)上，建立了由遙感數(shù)據(jù)到區(qū)域氣候模式的遙感數(shù)據(jù)預(yù)處理系統(tǒng)，生成了區(qū)域氣候模式所需的陸面參數(shù)數(shù)據(jù)庫，為