高寒地区典型植被-冻土生态水文过程模拟比较研究

北半球多年冻土和植被-冻土生态系统是对气候响应敏感的地区，也是对气候系统反馈较强的地区。该地区植被生理生态过程和冻土土壤水文过程在不同时间尺度上均有明显联系，因此地表－植被相互作用在高寒地区的能量和水分循环过程中具有极其重要的作用。由于现行的陆面过程模式欠缺植被对冻土土壤水文过程响应的描述和缺少对土壤水与植被生理生态活动之间相互耦合，使得该区域陆-气相互作用以及气候模式模拟研究存在很大的不确定性。本申请拟通过改进现有植被动态-冻土模式的生理过程参数化方案，引进植被根系水分竞争机制，实现对冻土土壤－植被相互作用机制的描述。在统一的模式框架下，模拟研究典型植被-冻土生态系统-西伯利亚北方森林生态系统和青藏高原高寒草甸生态系统。并通过对比研究，揭示冻土水文过程和植被生理生态过程在年代际及更长时间尺度上的相互作用和反馈机制。为改进大尺度耦合模式在上述地区模拟能力进行必要的基础理论研究和技术储备。

北半球多年冻土和植被-冻土生态系统是对气候响应敏感的地区，也是对气候系统反馈较强的地区。该地区植被生理生态过程和冻土土壤水文过程在不同时间尺度上均有明显联系，因此地表－植被相互作用在高寒地区的能量和水分循环过程中具有极其重要的作用。本项目面向提高大尺度耦合模式在高寒和高海拔地区的耦合模拟能力，着力开发并改进模式模拟植被-冻土水文生态模型，得到了一个稳定可用的植被-冻土相互作用模型。同时，针对青藏高原等典型高寒地区模式模拟能力的差异进行了系统分析，进一步明确了当前大尺度路面模式对冻土过程模拟的主要不确定性因素，证明了对于土壤温廓线的模拟是大尺度路面模式冻土过程模拟的主要短板。本研究为下一步将植被-冻土土壤耦合水文生态模块引入大尺度路面模式研究的必要性找到了理论依据，同时为进行下一步耦合共组提供了一个稳定、可用的模块和解决方案。