基于陆面模式NCAR/CLM3.5的东北区域生长季地表干湿状况时空分布特征模拟研究

doi:10.13249/j.cnki.sgs.2012.06.746

地理科学 ›› 2012, Vol. 32 ›› Issue (6): 746-751.doi: 10.13249/j.cnki.sgs.2012.06.746

基于陆面模式NCAR/CLM3.5的东北区域生长季地表干湿状况时空分布特征模拟研究

涂钢^1,²(), 刘波^2,³, 王淑瑜^2,⁴

1.吉林省气象科学研究所,中高纬度环流系统与东亚季风开放实验室,吉林长春 130062
2. 中国科学院大气物理研究所东亚区域气候–环境重点实验室, 北京 100029
3.国家气候中心, 北京 100081
4. 南京大学大气科学学院, 江苏南京 210093

收稿日期:2012-01-04 修回日期:2012-02-20 出版日期:2012-06-20 发布日期:2012-06-20
作者简介:
作者简介：涂钢(1968-),女,湖北鄂州人,副研究员,主要研究方向：陆面过程与气候变化研究。E-mail:shenxintu@yahoo.com.cn
基金资助:
国家自然科学基金项目(41175084、40975055、41175083)和公益性行业（气象）科研专项(GYHY: 201106021、 201106016、 201106015)资助

Spatial-Temporal Characteristics of Surface Dry/Wet Status in Northeast China by NCAR/CLM3.5

Gang TU^1,²(), Bo LIU^2,³, Shu-yu WANG^2,⁴

1. Laboratory of Research for Middle-High Latitude Circulation System and East Asian Monsoon, Institute of Meteorological Science of Jilin Province, Changchun,Jilin 130062, China
2.START Regional Center for Temperate East Asia and Key Laboratory of Regional Climate-Environment for Temperate East Asia, Institute of Atmospheric Physics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100029, China
3. National Climate Center, Beijing 100081, China
4.School of Atmospheric Science, Nanjing University, Nanjing ,Jiangsu 210093, China

Received:2012-01-04 Revised:2012-02-20 Online:2012-06-20 Published:2012-06-20

摘要/Abstract

摘要：

利用东北地区地面102站56 a（1951~2006年）逐日气象观测资料,驱动NCAR陆面模式CLM 3.5,模拟东北地区生长季地表水分盈余量（Surface Water Surplus,SWS）,探讨和分析了东北地区生长季1951~2006年地表干湿状况的时空变化规律。结果表明：1971~2000年平均东北地区生长季SWS反映的地表干湿状况具有较大的地域差异,全区SWS为100~800 mm;中、西部为SWS低值区,属半干旱、半湿润区;东、南、北部为相对高值区,属湿润、半湿润区。生长季地表干湿状况存在显著的年际、年代际变化;56 a来,东北地区生长季SWS呈线性减少趋势,即地表变干,SWS空间分布的年代际变化,同样表现为变干趋势,尤其2000~2006年是地表变干最为显著的时期,表明在全球变暖背景下东北地区地表干旱化趋势增强。分析表明地表干湿状况是下垫面与气候变化共同作用的结果,研究地表干湿状况需要综合考虑水分收支项。

关键词: 东北地区, 地表干湿, 陆面模式, 地表水分盈余

Abstract:

Long term (1951-2006) Surface Water Surplus (SWS) for growing season (May to September) over Northeast China is produced by NCAR CLM3.5, which is driven by daily observations from 102 meteorological stations. Temporal-spatial variability of surface dry/wet status is analyzed based on the CLM3.5 simulation. The results show that, 1) in growing season, 30 year (1971-2000) averaged SWS has relatively large spatial difference, with regional SWS ranging from 100 to 800 mm. Higher SWS value locates over eastern, southern and northern parts of analysis domain, indicating a wetter condition over the area. 2) Significant inter-annual and decadalvariabilities are detected in CLM3.5 results; 3) Over Northeast China the SWS has decline trend showing that the surface has been drying during past 50 years. The drying signal is also found in decadal variance of spatial distribution of SWS, and with 2000s showing most dramatic drying, it implies that in the condition of global warming the aridification over Northeast China would enhance; 4) The surface moisture condition is the combined effects of land surface process and climate change; its prediction requires the thorough understanding of surface water budget.

Key words: Northeast China, land surface, dry/wet status, land surface model, surface water surplus

中图分类号:

涂钢, 刘波, 王淑瑜. 基于陆面模式NCAR/CLM3.5的东北区域生长季地表干湿状况时空分布特征模拟研究[J]. 地理科学, 2012, 32(6): 746-751.

Gang TU, Bo LIU, Shu-yu WANG. Spatial-Temporal Characteristics of Surface Dry/Wet Status in Northeast China by NCAR/CLM3.5[J]. SCIENTIA GEOGRAPHICA SINICA, 2012, 32(6): 746-751.

图/表 4

参考文献 33

[1]	符淙斌,温刚.中国北方干旱化的几个问题[J].气候与环境研究,2002,7(1):22~29.
[2]	符淙斌,安芷生.我国北方干旱化研究——面向国家需求的全球变化科学问题[J].地学前缘,2002,9(2):271~275.
[3]	吴绍洪,尹云鹤,郑度,等.近30年中国陆地表层干湿状况研究[J].中国科学(D辑:地球科学),2005,35(3):276~283.
[4]	廉毅,高枞亭,任红玲,等.20世纪90年代中国东北地区荒漠化的发展与区域气候变化[J].气象学报,2001, 59(6):730~736.
[5]	孙继敏,刘东生.中国东北黑土地的荒漠化危机[J].第四纪研究,2001,21(1):72~78.
[6]	廉毅,高枞亭,沈伯竹等.吉林省气候变化及其对粮食生产的影响[J].气候变化研究进展,2007,3(1):46~49.
[7]	马柱国,黄刚,甘文强,等.近代中国北方干湿变化趋势的多时段特征[J].大气科学,2005,29(5):671~681.
[8]	孙力,沈柏竹,安刚.中国东北地区地表干湿状况的变化及趋势分析[J].应用气象学报,2003,14(5):542~551.
[9]	Thornthwait C W.An approach toward a rational classification of climate[J].Geographical Review,1948, 38(1):55~94.
[10]	Monteith J L.Environmental Control of Plant Growth[M]. New York: Academic Press, 1963: 95~112.
[11]	马耀明,王介民.非均匀陆面上区域蒸发(散)研究概况[J].高原气象,1997,16(4):446~452.
[12]	王介民. 陆面过程实验和地气相互作用研究——从HEIFE到IMGRASS和GAME-Tibet/TIPEX[J].高原气象,1999,18(3):280~294.
[13]	刘辉志,董文杰,符淙斌,等.半干旱地区吉林通榆“干旱化和有序人类活动”长期观测实验[J].气候与环境研究,2004,9(2):378~389.
[14]	涂钢,刘辉志,董文杰.半干旱区不同下垫面近地层湍流通量交换特征分析[J].大气科学,2009,33(4):719~728.
[15]	刘少锋,林朝辉.通用陆面模式CLM在东亚不同典型下垫面的验证试验[J].气候与环境研究,2005,10(3): 684~699.
[16]	宋耀明,郭维栋,张耀存,等.陆面过程模式CoLM和NCAR_CLM3.0对中国典型森林生态系统陆气相互作用的模拟I.不同模式模拟结果的初步分析[J].气候与环境研究,2009,14(3):229~242.
[17]	Mitchell K E. The multi-institution North American Land Data Assimilation System (NLDAS):Utilizing multiple GCIP products and partners in a continental distributed hydrological modeling system[J].J.Geophys.Res.,2004,109,D07S90,doi:10.1029/2003JD003823.
[18]	Coauthors R M.The global land data assimilation system[J].Bull. Amer.Meteor.Soc.,2004,85:381~394.
[19]	Qian T,Dai A, Trenberth K E,et al.Simulation of global land surface conditions from 1948-2004.Part I: Forcing data and evaluation[J].J.Hydrometeorology,2006,7:953-975.
[20]	Sheffield,J.,G.Goteti,E.F.Wood.Development of a 50-yr high-resolution global dataset of meteorological forcings for land surface modeling[J].J. Climate,2006,19(13):3088-3111.
[21]	Qian T, Dai A, Trenberth K E.Hydroclimatic trends in the Mississippi River Basin from 1948 to 2004[J]. J.Climate[J],2007,20:4599-4614.
[22]	Trenberth K E, Smith L, Qian T,et al.Estimates of the global water budget and its annual cycle using observational and model data[J]. J. Hydrometeorology,2007,8:758-769.
[23]	Sheffield J, Ziegler A D, Chen Y.Correction of the high-latitude rain day anomaly in the NCEP-NCAR reanalysis for land surface hydrological modeling[J].J. Climate,2004,17:3814-3828.
[24]	Fekete B M, Vorosmarty C J,. Roads J O, et al.Uncertainties in precipitation and their impacts on runoff estimates[J]. J. Climate,2004,17:294-304.
[25]	李新,黄春林,车涛,等.中国陆面数据同化系统研究的进展与前瞻[J].自然科学进展,2007,17(2):163~173.
[26]	陈海山,熊明明,沙文钰.CLM3.0对中国区域陆面过程的模拟试验及评估I:土壤温度[J].气象科学,2010,30(5):621~630.
[27]	刘波,肖子牛,马柱国.中国不同干湿区蒸发皿蒸发和实际蒸发之间关系的研究[J].高原气象,2010,29(3):629~636.
[28]	李明星,马柱国,牛国跃.中国区域土壤湿度变化的时空特征模拟研究[J].科学通报. 2011,56(16):1288~1300.
[29]	Oleson K W,Niu G Y,Yang Z L, et al.Improvements to the Community Land Model and their impact on the hydrological cycle[J]. J GeophysRes.,2008,113,G01021,doi:10.1029/2007J G
	000563.
[30]	Niu G Y, Yang Z L.Effects of frozen soil on snowmelt runoff and soil water storage at a continental scale[J]. J.Hydrometeorology,2006,7: 937-952.
[31]	孙力,安刚,丁立,等. 中国东北地区夏季降水异常的气候分析[J]. 气象学报,2000,58(1):70~82.
[32]	张耀存,张录军.东北气候和生态过渡区近50年来降水和温度概率分布特征变化[J].地理科学,2005,25(5):561~566.
[33]	孙凤华,杨素英,陈鹏师.东北地区近44年的气候暖干化趋势分析及可能影响[J].生态学杂志,2005,24(7) :751~755.

站名	白城	长岭	敦化	梅河口	桦甸	延吉	朝阳	叶柏寿
5~9月	0.5018^*	0.4577^*	0.5277^*	0.5004^*	0.4136	0.6768^*	0.3156	0.5536^*
站名	新民	锦州	呼玛	富裕	海伦	泰来	宝清	虎林
5~9月	0.6609^*	0.6238^*	0.3042	0.1914	0.5264^*	0.0267	0.3645	0.7942^*

基于陆面模式NCAR/CLM3.5的东北区域生长季地表干湿状况时空分布特征模拟研究

Spatial-Temporal Characteristics of Surface Dry/Wet Status in Northeast China by NCAR/CLM3.5

RichHTML

PDF (PC)

赞

可视化

被引次数

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 4

参考文献 33

相关文章 15

Metrics

本文评价

推荐阅读 0

[1]	赵儒煜, 许军. 东北地区要素空间集聚与不平衡发展研究[J]. 地理科学, 2020, 40(7): 1104-1113.
[2]	薛冰, 肖骁, 李京忠, 谢潇. 基于兴趣点（POI）大数据的东北城市空间结构分析[J]. 地理科学, 2020, 40(5): 691-700.
[3]	刘书舟, 韩增林, 郭建科. 高速铁路对东北城市网络结构的空间影响[J]. 地理科学, 2020, 40(2): 270-279.
[4]	徐文明, 朱显平. “一带一路”倡议下东北地区粮食产业转型升级路径[J]. 地理科学, 2020, 40(12): 2046-2054.
[5]	王伟, 王成金. 东北地区高质量发展评价及其空间特征[J]. 地理科学, 2020, 40(11): 1795-1802.
[6]	闫广华, 张云. 东北城市人口流动倾向强度与吸引力度耦合协调研究[J]. 地理科学, 2020, 40(11): 1848-1858.
[7]	付占辉, 梅林, 刘艳军, 郑茹敏. 东北三省城乡收入差距空间格局及其分异机制研究[J]. 地理科学, 2019, 39(9): 1473-1483.
[8]	程利莎,王士君,杨冉. 中国东北地区地缘关系演化过程及区域效应[J]. 地理科学, 2019, 39(8): 1284-1292.
[9]	初楠臣, 张平宇, 李鹤, 姜博. 东北地区城际高铁网络格局特征与演变趋势[J]. 地理科学, 2019, 39(5): 761-769.
[10]	王绍博, 罗小龙, 郭建科, 张培刚, 顾宗倪. 高铁网络化下东北地区旅游空间结构动态演变分析[J]. 地理科学, 2019, 39(4): 568-577.
[11]	朱建华, 修春亮. 1949年以来东北地区行政区划演变格局与成因分析[J]. 地理科学, 2019, 39(4): 606-615.
[12]	贾占华, 谷国锋. 东北地区经济结构失衡水平评价及其对经济增长的影响研究——基于空间计量模型分析[J]. 地理科学, 2019, 39(4): 636-643.
[13]	王利, 刘万波, 赵东霞, 韩增林, 黄馨慧. 东北地区县域老年人口高龄化空间分异特征及驱动因素研究[J]. 地理科学, 2019, 39(2): 267-276.
[14]	张平宇, 刘大千, 刘世薇. 人文地理研究回顾与展望——庆贺中国科学院东北地理与农业生态研究所成立60周年[J]. 地理科学, 2018, 38(7): 1012-1022.
[15]	任嘉敏, 马延吉. 东北老工业基地绿色发展评价及障碍因素分析[J]. 地理科学, 2018, 38(7): 1042-1050.