适用于青藏高原的冻土水、热性质参数化研究

冻土具有独特的水、热物理属性，水、热性质参数化公式将在数值模式中扮演重要的角色。由于测量及理论的限制，目前各陆面过程模式中的冻土水、热性质参数化公式仍然延用国外20多年前发展的参数化公式，他们在青藏高原冻土区的适用性有待通过实测资料来检验并进一步提高。本项目拟通过室内实验、野外观测与数值模拟相结合的方式，通过野外采集土壤，室内测量水、热属性，改进冻土水势、导水率及导热率参数化公式，在此基础上利用高质量的野外观测资料对改进的参数化公式进行检验，并将其应用到陆面过程模式中，探讨其适用性，提高数值模式在高原冻土区的模拟能力。

经过3年项目组全体人员共同努力，全面完成了各项研究内容和任务指标，达到了预期目的。按照研究计划，课题组于2010年度从青藏高原东缘采集土壤，实验分析土壤粒度，得到土壤质地组成，对比青藏高原中部样本，筛选出实验所需土壤样本，在此基础上展室内实验，测量土样的土壤水、热性质。2010、2011及2012年度多次赴青藏高原东部边缘青海玛多地区开展了野外观测实验，同时赴中国科学院寒区旱区环境与工程研究所若尔盖高原湿地生态系统研究站（原黄河源区气候与环境综合观测站）开展常规气象观测，获取陆面过程模式所需的强迫及检验资料。项目主要研究包括：1）应用野外试验实际测量的土壤温度、液态水含量及土壤水势数据，分析了青藏高原中部冻土环境下土壤温度、液态水含量及土壤水势三者的关系；2）利用中国科学院黄河源区气候与环境综合观测研究站2010年观测资料，分析了青藏高原东部高寒草甸地表辐射与能量收支的季节特征；3）利用实测气象资料驱动陆面过程模式CLM，对比不同版本在高原冻土地区适用性；4）选择模拟结果较好CLM3.5版本，用高原多点资料进行模拟验证；5）对冻融期模拟结果偏差较大的情况，进行了将冻融速率改为原速率的1/3的敏感性实验，新模拟值较原值有了显著改善；6）选用最新的区域气候模式RegCM4，将青藏高原土壤导热率参数化公式应用于气候模式中，探讨土壤热性质参数改进后对气候模式的影响。