陆面植被参数对中国区域气候模拟的影响

论文摘要

陆面过程是气候系统非常重要的组成部分,它通过水文气象、生物物理和生物地球化学过程与大气相互作用。因此区域气候模式的模拟性能很大程度上取决于土地表面边界条件的精确程度。为了提高陆面过程参数化方案的准确性,需要使用具有高精度时空分辨率的植被参数,从而更真实地反映陆-气相互作用,提高区域气候模式的模拟性能。本文将2000-2015年具有年际变化的动态MODIS LAI数据应用到区域气候模式CWRF中,代替其默认的多年平均静态AVHRR LAI数据,以季节循环、年际变化、极端降水和气候趋势的模拟结果为研究重点,探究其对中国气候模拟的影响。主要结论如下:（1）MODIS和AVHRR的LAI数据在中国区域存在较大差异,并且具有明显的季节性变化,夏季它们在中国内蒙、中国中部和东北地区的差异最大。大量研究表明,MODIS LAI对AVHRR LAI作了诸多改进和修正,能更好地反映陆面植被的真实情况。本研究比较了2000-2015年分别使用MODIS LAI（EXP）和AVHRR LAI（CTL）的CWRF模拟实验,发现EXP实验总体改善了CTL季节循环的模拟结果,特别是在LAI差异较大的地区。（2）和AVHRR LAI相比,MODIS LAI改善了中国区域气候年际变化的模拟结果。从四个季节来看,EXP实验的模拟结果与观测数据的地面气温、降水、相对湿度和地面风速异常之间的年际相关性都系统地高于CTL。EXP的模拟与观测的演变更为一致,特别是在MODIS和AVHRR LAI差异最大的东北地区。EXP实验使用的MODIS LAI包含了下垫面植被特征的年际变化,而CTL的AVHRR LAI只具有植被参数季节循环的变化,因此EXP实验使CWRF能够更准确地表示陆面和大气之间年际相互作用的过程,从而改善区域气候模拟的效果。（3）与AVHRR LAI相比,MODIS LAI改善了中国区域春、夏、秋季极端降水的模拟结果,特别是在东北地区。从气候平均的角度来看:相比于AVHRR,东北地区MODIS更大的LAI通常会增加蒸发蒸腾,当存在正的蒸散-降水反馈时,蒸散增加随后导致降水的增加,使得EXP模拟结果更接近于观测到的极端降水。此外,包含MODIS LAI年际变化的EXP实验能更准确地反映陆面植被真实的变化趋势,从而改善了降水和地面气温气候趋势的模拟结果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 研究目的和意义
•   1.2 国内外研究进展
•     1.2.1 陆面植被参数的研究进展
•     1.2.2 区域气候模式的研究进展
•   1.3 不足和改进
•   1.4 研究内容与技术路线
•     1.4.1 研究内容
•     1.4.2 技术路线
• 第二章 模式介绍、数据处理和实验设计
•   2.1 CWRF模式简介
•   2.2 LAI数据处理
•   2.3 实验设计及观测数据
•     2.3.1 实验设计
•     2.3.2 观测数据
• 第三章 陆面植被参数对模式季节循环结果的影响
•   3.1 MODIS和AVHRR的LAI比较
•   3.2 LAI对气候模拟季节循环结果的影响
•     3.2.1 LAI对降水和地面气温的影响
•     3.2.2 LAI对土壤湿度、相对湿度和地面风速的影响
•   3.3 LAI影响季节循环结果的陆面过程物理机制
•   3.4 本章小结
• 第四章 陆面植被参数对模式年际变化结果的影响
•   4.1 LAI对年际相关性结果的影响
•   4.2 LAI对年际时间序列结果的影响
•     4.2.1 降水的时间序列
•     4.2.2 地面气温的时间序列
•     4.2.3 相对湿度的时间序列
•     4.2.4 地面风速的时间序列
•   4.3 LAI影响年际变化结果的陆面过程物理机制
•   4.4 本章小结
• 第五章 陆面植被参数对模式极端降水和趋势结果的影响
•   5.1 LAI对极端降水的影响
•   5.2 LAI对趋势结果的影响
•   5.3 LAI影响趋势结果的陆面过程物理机制
•   5.4 本章小结
• 第六章 结论和展望
•   6.1 结论
•   6.2 主要创新点
•   6.3 展望
• 参考文献
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 刘冠州

导师: 梁信忠

关键词: 区域气候模式,陆面过程,叶面积指数,中国区域气候模拟

来源: 南京信息工程大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 气象学

单位: 南京信息工程大学

分类号: P46

DOI: 10.27248/d.cnki.gnjqc.2019.000322

总页数: 72

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