文献类型： 中文期刊

作者： 晋伟 ¹ ; 奥银焕 ¹ ; 文小航 ¹ ; 李照国 ¹ ; 孟宪红 ¹ ; 李江林 ¹ ; 赵刚 ¹ ; 邓明珊 ¹ ; 谢丽君 ¹ ; 陈自航 ¹ ;

作者机构： 1.成都信息工程大学大气科学学院高原大气与环境四川省重点实验室;中国科学院西北生态环境资源研究院中国科学院寒旱区陆面过程与气候变化重点实验室;甘肃省农业科学院旱地农业研究所;中国科学院大学

关键词： CLM5.0陆面模式;不同作物下垫面;蒸渗仪;土壤温湿度;地表能量通量

期刊名称： 高原气象

ISSN： 1000-0534

年卷期： 2023 年 42 卷 003 期

页码： 671-686

收录情况： 北大核心 ; CSCD

摘要： 黄土高原农田种植结构的改变对陆面能量和水分交换、区域蒸散发等产生影响,不同作物下垫面复杂的水热耦合机制在黄土高原陆-气相互作用中起着重要作用.本文利用陇东黄土高原2019-2021年共计34个月的观测数据,结合耦合了作物模块的通用陆面模式(Community Land Model with BGC Bio-geochemistry and prognostic crop,CLM5.0-BGCCROP)对黄土高原不同作物下垫面(冬小麦、玉米、苹果林地)的陆面特征进行离线单点模拟,以验证CLM5.0陆面过程模式在黄土高原农田地区的模拟能力,对比分析不同作物下垫面土壤温湿度和地表能量通量的差异.结果表明:(1)CLM5.0对土壤温湿度特征的模拟效果较好,平均均方根误差分别小于2.5℃和0.1 m3·m-3,小麦地土壤温度模拟值偏高,玉米地和苹果林地土壤温度模拟存在冷偏差.生长期在旱期的冬小麦造成土壤干燥的程度大于玉米,苹果林地因根系丰富,吸收了更多的土壤水,使土壤整体更加干燥.(2)模拟偏差一部分是由于在模式中将作物下垫面设置为单一作物类型(冬小麦、玉米和苹果林地)时,高估(低估)了(非)生长期作物的叶面积指数,低估(高估)了地表反照率,高估(低估)了净辐射通量,更多(少)的能量转化为感热潜热.(3)另一部分偏差来自于农田不同的作物管理方式,如实际上作物收割后并不完全翻耕为裸土,模式高估了小麦地和玉米地收割后的土壤温度和土壤液态水含量;模式中没有地膜覆盖选项,导致玉米地土壤温度、土壤液态水含量模拟偏低,模拟平均偏差约-1.84℃和-0.058 m3·m-3.(4)冬小麦-玉米混合下垫面模拟试验能较好地模拟地表能量通量,净辐射、感热通量、潜热通量的模拟平均偏差分别为-6.13 W·m-2、11.46W·m-2、-1.97W·m-2.在生长期内,冠层蒸腾作用占主导,随着作物叶面积指数的增加,感热通量减少,土壤温度降低,潜热通量增加,土壤液态水含量减少.