基于BCC_AVIM陆面潜热通量参数化方案敏感性研究

来源：高原气象杂志2025年第5期北京时间：

作者：林赵钰,张宇,吴统文,苏有琦,王少影,马湘宜

单位：1. 成都信息工程大学大气科学学院/成都平原城市气象与环境四川省野外科学观测研究站，四川 成都 610225;2. 中国气象局地球系统数值预报中心，北京 100081;3. 中国科学院西北生态环境资源研究院/冰冻圈科学与冻土工程重点实验室，甘肃 兰州 730000;4. 成都信息工程大学光电工程学院，四川 成都 610225

摘要：BCC_AVIM模式在陆面潜热通量模拟中忽略了分子扩散速率、 植被凋落物以及干燥表层厚度对水汽传导率的影响， 基于此， 本文针对陆面潜热通量模拟考虑了上述详细的物理过程， 并研究这些过程对模拟的影响。考虑的物理过程主要包括： （1）分子经土壤孔隙到干燥表层的扩散速率以及植物凋落覆盖物对水汽传导的影响（下称S-Z方案）； （2）土壤干燥表层厚度对水汽传导的影响（下称S-L方案）； （3）综合考虑S-Z方案与S-L方案中的物理过程对水汽传导的影响， 下称SZ-SL方案。为更好地研究其在不同下垫面的敏感性， 选取了平坦均匀的高寒草甸玛曲站和地形复杂的川南林区四峨山站观测资料对不同参数化方案的模拟效应进行检验。结果如下： （1）BCC_AVIM模式能较好再现四峨山站和玛曲站土壤温湿度、 感潜热通量等要素的变化趋势， 但模拟值与实测值存在一定程度偏差； （2）在BCC_AVIM模式的基础上， 引入更详细的物理过程， 两个站点的潜热通量模拟值得到了显著改善， 其中S-Z方案的模拟结果与实测值最为接近， 四峨山站皮尔逊相关系数（R）由0.68提升至0.74， 平均绝对百分误差（MAPE）降低10.7%， 均方根误差（RMSE）减少4 W·m-2； 玛曲站R由0.15提升至0.62， MAPE降低5.7%， RMSE减少11.2 W·m-2； （3）两个站点土壤温湿度模拟结果显示， 相较于原有方案， 考虑更详细的物理过程后的方案， 升高了土壤温度、 土壤湿度模拟值， 增强了与实测值的相关性， 其中S-Z方案为两个站点土壤温度模拟最佳方案， S-L方案为四峨山站土壤湿度模拟最优参数化方案， SZ-SL方案为玛曲站土壤湿度模拟最优参数化方案； （4）通过考虑了更详细的物理过程， 不仅显著提高了潜热通量的模拟准确度， 同时也增强了对土壤温度和土壤湿度的模拟能力， 但感热通量的改善程度仍然有限。

关键词：BCC_AVIM模式,潜热通量,参数化

基金资助：国家重点研发计划课题(2023YFC3705702),国家自然科学基金项目(42275131)