青藏高原廣泛覆蓋著多年凍土和季節(jié)性凍土。凍土中的液態(tài)水和固態(tài)冰會顯著改變土壤的水熱特性，從而對陸面過程產(chǎn)生影響。此前，中國科學(xué)院青藏高原研究所科研團隊提出Noah-MP陸面模型不同類型的可選參數(shù)化方案中，凍土滲透性方案在多年凍土區(qū)土壤水熱模擬中敏感性較強，是準(zhǔn)確刻畫該地區(qū)陸面過程的關(guān)鍵參數(shù)化方案。
基于此，該團隊使用模型中兩種凍土滲透性方案開展研究。NY06方案假設(shè)模型網(wǎng)格單元包括透水和不透水區(qū)域，利用土壤總濕度計算土壤水力特性，其中冰對滲透性的影響較小且線性。Koren99方案考慮液態(tài)水體積來計算土壤水力特性，其中冰對滲透性的影響較大且非線性。
研究提出，在多年凍土區(qū)，兩種方案在淺層土壤含水量的模擬結(jié)果相似，深層土壤的含水量和含冰量存在顯著差異。這是由于Koren99方案滲透性較低，導(dǎo)致凍結(jié)期在淺層累積土壤冰，融化期冰融水補充了土壤含水量，并逐漸增加了深層土壤濕度的模擬結(jié)果。NY06方案更多依賴當(dāng)前季節(jié)的降水和融雪水補給。但是，在季節(jié)性凍土區(qū)，兩種方案的差異較小。這表明，在多年凍土區(qū)，Koren99方案的土壤記憶效應(yīng)更強，能夠?qū)⑶捌诘耐寥浪中盘杺鬟f到后續(xù)季節(jié)；NY06方案的記憶效應(yīng)較短。
進一步研究發(fā)現(xiàn)，Koren99方案在多年凍土區(qū)限制水分向上傳輸?shù)哪芰Τ^了向下傳輸。此外，兩種方案在多年凍土區(qū)的蒸散發(fā)和地表徑流模擬中差異顯著。Koren99方案較低的滲透性將導(dǎo)致春季地表徑流增加，而NY06方案在夏季的蒸散發(fā)模擬值更高。
盡管兩種凍土滲透性方案對淺層土壤含水量的模擬結(jié)果相似，但物理機制不同，導(dǎo)致土壤記憶效應(yīng)差異。夏季多年凍土區(qū)的蒸散發(fā)和徑流對凍土滲透性方案敏感性較強。該研究揭示了凍土中冰的雙重角色（既是屏障也是水源）對土壤水熱過程的影響，為改進凍土參數(shù)化方案提供了理論依據(jù)，對理解青藏高原土壤水熱過程及其氣候響應(yīng)具有重要意義。
近日，相關(guān)研究成果發(fā)表在《水文學(xué)雜志》（Journal of Hydrology）上。研究工作得到國家自然科學(xué)基金、國家重點研發(fā)計劃和第二次青藏高原綜合科學(xué)考察研究的支持。
論文鏈接
不同凍土滲透性方案對青藏高原蒸散發(fā)的模擬差異
本文鏈接：青藏高原Noah-MP陸面模型兩種凍土滲透性方案模擬差異機理分析研究獲進展http://www.sq15.cn/show-12-1287-0.html
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