区域土壤湿度模拟检验和趋势分析_以陕西省为例.pdf

中国科学: 地球科学 2010 年 第40 卷 第3 期: 363 ~ 379 SCIENCE CHINA PRESS 论 文 区域土壤湿度模拟检验和趋势分析 —以陕西省为例 ①② ①* ③ 李明星 , 马柱国 , 杜继稳 ① 中国科学院东亚区域气候环境重点实验室, 中国科学院大气物理研究所, 北京 100029; ② 中国科学院研究生院, 北京 100049; ③ 陕西省气象局, 西安 710014 * 联系人, E-mail: MaZG@ 收稿日期: 2009-02-18; 接受日期: 2009-09-08 国家自然科学重点基金项目(批准号: 、国家重点基础研究发展计划(编号: 2006CB400504)和国家自然科学基金项目(批准号: 资助 摘要 基于DEM 数据和土壤分类、土壤属性、土地利用分类、植被属性和观测气象数据, 利 关键词 用分布式水文模型SWAT(Soil and Water Assessment Tool), 对陕西区域进行了土壤湿度模拟和 SWAT 模式 土壤含水量 检验. 模拟土壤湿度与实际观测土壤湿度的对比分析表明: SWAT 较好的模拟了区域土壤湿度 模拟检验 的变化特点及其长期趋势, 且对多气候类型及复杂地形区域的土壤含水量时空变化有较强的 变化趋势 模拟能力; 表层土壤湿度在植被状况好的陕南地区和地形性降水明显的秦岭山地等区域量值 较大, 而深层土壤湿度较大值出现在河流及平原地区; 1951~2004 年土壤湿度变化总体上不同 深度的土壤湿度均呈下降趋势, 深层下降趋势较表层表现更明显, 秦岭以北地区比以南地区表 现更明显; 土壤干化趋势的强度深层大于表层, 秦岭以北地区大于以南地区, 土壤干化(土壤湿 度减小的趋势) 的范围深层亦大于表层, 且多分布于秦岭以北地区. 与NCEP 和ERA40 再分析 土壤湿度数据对比分析表明, SWAT 模拟的土壤湿度日变化、月和年平均值的变化趋势均优于 NCEP 和ERA40 的土壤湿度变化趋势. 土壤湿度是陆面过程研究的主要物理量之一, 和模拟预报气候变化都有十分重要的理论意义. 以 它通过物质和能量的交换与地球气候系统相互作用, 往, 由于对土壤湿度变化的天气、气候学意义没有充 从而对气候系统及其变化产生重要影响[1]. 土壤湿度 分的认识, 导致土壤湿度的历史观测资料十分缺乏, 的大小决定了地表的蒸发、蒸腾过程, 直接影响了地 观测数据的缺失是开展土壤湿度及其与气候变化关 表向大气的水分输送; 土壤湿度的变化还会改变地 系研究的巨大障碍. 表颜色和植被生长状况, 导致地表对短波的吸收、反 目前对土壤湿度的研究主要有两个方面: 一是 射等发生变化[2], 同样也会引起土壤热容量的变化, 基于现有观测和再分析资料的诊断分析研究; 二是 进而影响陆面与大气之间潜热等能量交换过程, 所 借助数值模式研究土壤湿度的时空变化及天气、气候 以土壤湿度变化研究对于我们认识气候系统的规律 效应. 土壤湿度观测资料主要是农业气象站的土壤 引用格式: Li M X, Ma Z G, Du J W. Regional soil moisture simulati