陆面过程模型中垂直非均匀土壤的水分传输及相变的模拟

合集下载

一种适合干旱地区的陆面过程模式——LSPM的介绍

一种适合干旱地区的陆面过程模式——LSPM的介绍
刘立超;李新荣;冯金朝;刘树华
【期刊名称】《中国沙漠》
【年(卷),期】2001(21)3
【摘要】介绍了一种基于LPM的陆面过程模式 (LSPM ) ,重点描述了其参数化方案的一些改进。

LSPM针对相对干燥土壤的参数化方案。

【总页数】2页(P317-318)
【关键词】陆面过程;干旱地区;参数化方案;干燥土壤;植被;空气阻力;气候;下垫面【作者】刘立超;李新荣;冯金朝;刘树华
【作者单位】中国科学院寒区旱区环境与工程研究所沙坡头沙漠试验研究站;中央民族大学生物化学系;北京大学地球物理系
【正文语种】中文
【中图分类】P461.4
【相关文献】
1.一个改进的陆面过程模式及其模拟试验研究：第一部分：陆面过程模式及其“独[J], 张晶;丁一汇
2.陆面模式中氮循环过程的引入Ⅰ:模式介绍及站点验证 [J], YANG Xiujing;DAN Li;YANG Fuqiang;PENG Jing;LI Yueyue;GAO Dongdong;JI Jinjun;HUANG Mei
3.一个改进的陆面过程模式及其模拟试验研究第二部分:陆面过程模式与区域气候模式的耦合模拟试验 [J], 丁一汇;张晶;赵宗慈
4.干旱地区陆面过程耦合模式及应用 [J], 李家春;姚德良;沈卫明;谢正桐
5.一个改进的陆面过程模式及其模拟试验研究第一部分:陆面过程模式及其“独立(off-line)”模拟试验和模式性能分析 [J], 张晶;丁一汇
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

植物群落动态变化的模拟仿真分析

植物群落动态变化的模拟仿真分析自然界中存在着复杂多变的植物群落，它们是生态系统的基本组成部分。

植物群落的动态变化关系到生态系统的平衡和稳定。

如何预测和模拟仿真植物群落的动态变化，成为了生态学中的一个热点问题。

一、植物群落的动态变化及其影响因素植物群落的动态变化是指不同种群之间和同一种群在时间和空间方向上的数量和分布发生的变化，通常包括种群密度、结构、生长和繁殖等方面。

植物群落动态变化的影响因素众多，主要包括环境因素、生物因素、人为干扰等。

环境因素是植物群落动态变化的首要影响因素，包括气候、水分、土壤质量、光照强度等。

这些因素对植物群落的数量、分布和结构等产生着不同程度的影响。

生物因素主要包括植物的生长速度、竞争关系、繁殖方式和种间关系等。

植物在生态系统中相互依存，彼此影响。

有竞争关系的植物之间会形成相互制约的关系，而有着合作关系的植物之间则会相互促进。

人为干扰包括开发利用和环境污染等。

当人类活动引起生态系统的不平衡时，植物群落必然会受到影响，包括数量减少、分布变化、结构调整等。

二、植物群落动态变化的模拟仿真植物群落动态变化的模拟仿真是指基于一定的生态理论和计算技术，通过对植物群落数量、分布和生长等方面进行模拟和预测，以期获取客观真实的模拟结果。

现代科技的迅速发展为植物群落动态变化的模拟仿真提供了技术手段和计算平台。

1. 模型建立植物群落动态变化的模拟仿真需要建立模型，通过对模型的参数和变量进行观测和计算，来预测植物群落的动态变化。

模型建立需要考虑到植物种类的选择、环境因素的模拟、生物因素的影响等多方面的问题。

常用的植物群落动态变化模型包括基于个体的个体模型、基于种群的种群模型、基于陆面过程的生态系统模型等。

不同的模型建立方式对应着不同的研究方向和目标。

2. 数据采集数据采集是植物群落动态变化模拟仿真的基础工作。

通过对生态系统内各种因素的采集和监测，可以获得数据集，通过数据集进行分析和模拟仿真。

数据采集需要对不同维度的数据进行采集，包括空间分布数据、时间序列数据、生长速度数据等。

陆面过程模型中垂直非均匀土壤的水分传输及相变的模拟

陆面过程模型中垂直非均匀土壤的水分传输及相变的模拟李倩;孙菽芬【摘要】土壤湿度在陆气相互作用中的重要性体现在它既能影响陆地和大气之间水循环的速率,又能改变地表的能量分配.本文针对陆面过程模型中描述土壤湿度变化的方程进行了理论分析,指出在非均匀土壤和冻土中采用土壤水势梯度描述垂直非均匀土壤水分流动的合理性.基于描述土壤内部水热传输的统一土壤模型,并利用推广的表征土壤水分特征的Clapp-Hornberger关系式,研究了非冻结和冻结的土壤湿度对于垂直非均匀土壤的敏感性.结果表明,由土壤质地决定的土壤水势和导水率对土壤湿度的模拟有重要的影响.具体地,在决定土壤性质的Clapp-Hornberger 关系式中,与土壤质地有关的饱和水势、饱和导水率以及土壤孔隙大小分布指数B,对土壤湿度的模拟起到了关键作用.参数B的重要性尤为突出,它的增加会引起导水率的大大下降,从而对水分在土壤中的垂直分布产生重要影响.饱和水势的绝对值和参数B的增加会使得土壤水势绝对值增加明显,使土壤的结冰(融化)过程延迟,土壤温度因为没有结冰(融化)释放(吸收)的潜热加热(冷却)而持续下降(上升),因此在冻融时期土壤温度会比观测值振幅偏大.上述结果揭示了考虑土壤垂直非均匀性并采用有效的土壤特性参数对于陆面过程模型的重要性.【期刊名称】《大气科学》【年(卷),期】2015(039)004【总页数】12页(P827-838)【关键词】陆气相互作用;土壤湿度;土壤垂直非均匀性;土壤冻融;Clapp-Hornberger 关系式;土壤孔隙大小分布参数【作者】李倩;孙菽芬【作者单位】中国科学院大气物理研究所季风系统研究中心,北京100190;中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室,北京100029【正文语种】中文【中图分类】P4041 引言土壤湿度是控制陆面与大气相互作用的一个重要变量（Shukla and Mintz，1982；Koster et al.,2004）。

非均质土壤水分热传递特性的模拟与分析

非均质土壤水分热传递特性的模拟与分析土壤是植物生长的基础，而土壤的水分热传递特性则直接影响着植物的生长发育、耐旱性及产量。

因此，为了更好地利用土地资源和提高农业生产效益，研究土壤水分热传递特性成为了当今热点问题之一。

非均质土壤是指土壤在空间分布上存在不均匀性，这种不均匀性会影响土壤水分热传递的过程。

因此，对非均质土壤水分热传递特性的模拟与分析显得尤为重要。

一、研究背景土壤水分热传递特性是指土壤内水分和热量在空间和时间上的分布和变化。

在非均质土壤中，土壤的物理性质、化学性质、生物活性等在空间上存在差异，热水分的传递也会显现出异质性。

由于非均质土壤较为复杂，因此模拟和分析非均质土壤水分热传递特性具有一定的难度。

二、研究方法对于非均质土壤水分热传递特性的模拟与分析，通常采用数学模型的方法。

数学模型可以通过数学公式和计算机算法对土壤水分和温度的变化进行预测和分析。

其中，用于模拟非均质土壤水分热传递特性的数学模型大致可以分为如下两种：1.物理模型物理模型是基于土壤物理性质、水分运移和热传递规律推导出的数学模型。

物理模型通常基于质量守恒和能量守恒原理，通过实验或图解确定模型参数，然后利用计算机模拟和计算环境模拟工具进行计算和模拟。

物理模型可以很好地反映土壤水分和温度在空间上的分布和变化规律，但缺点是较为复杂，需要较高的计算精度和计算资源。

2.统计模型统计模型是基于统计方法对土壤水分和温度的数据进行分析和建模。

统计方法可以很好地用来描述和分析非均质土壤水分热传递特性，其中最常用的统计方法是聚类分析和主成分分析。

聚类分析通过相似性度量将土壤分为若干类别，从而反映土壤内部的异质性；主成分分析通过对多个变量的组合进行计算，得出主要影响因素，并对其进行优化。

由于统计模型具有可解释性强的特点，因此较为适合用于非均质土壤水分热传递特性的探索和发现。

三、研究意义非均质土壤水分热传递特性的模拟与分析对于生态环境保护和农业生产均具有重要意义。

基于swat模型的非点源污染模拟研究——以增江流域为例

第２章ＳＷＡＴ非点潭污染模型命绍ＳＷＡＴ模趔中主要包括水文过程子模型、土壤侵蚀子模型和污染负荷子模型，以下分别介绍这二个予模型的原理。

２．２．１产汇流模型图２－２ＳＷＡＴ中模拟的水的运动路径’２．２．１．１水文循环的陆面阶段模型中陆面水文循环阶段采用的水量半衡表达式为ｆ删：ｓ形＝ｓ％＋∑（‰一％一Ｅ一形。

一％）公式（２－Ｉ）ｌ＝ｌ式中：ｓ形为土壤含水量，ｍｍ：ｓ％为±壤前期含水量，ｍｍ；ｔ为时间步长，ｄ；‰为第，天降水量，ｒａｍ：％为第ｆ天地表衽流量，ｌｌｌｍ；Ｅ为第ｊ天的蒸发量，ｍｍ；阡。

为第ｆ天存在土壤剖面地层的渗透量和侧流量，ｍｍ；鲸为第ｆ天地下水含量，ｍｍ。

ＳＷＡＴ模型水文循环陆哂阶段主要由水文、天气、沉积、土壤温’原理部分车要舡珲白参考３啉１１１．４９．５０Ｊ’奉钳脚２－２～２－７均参照（ＳｏｉｌａｎｄＷａｔｅｒＡｓｓｅｓｓｍｅｎｔＴｏｏｌＴｈｅｏｒｅｔｉｃａｌＤｏｃｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ，ｖｃ稿ｉ硼２００５｝修改１４２００７届中山大学硕士论炙度、作物产量、营养物质和农业管理等部分组成。

（１）天气和气候运行ＳＷＡＴ模型所必需的气候变量包括甘降雨量、空气温度、大气辐射、风速和相对湿度。

通过观测获得的日降雨和最低最高温度数据可以直接输入ＳＷＡＴ模型，也可以通过天气生产器模拟日降雨量和温度。

太阳辐射、风速和相对湿度常由模型来生成。

（２）水文ＳＷＡＴ的陆面水文循环过程如图２－３所示。

图２－３简化的陆面水文循环过程（３）土地利用／植被生长ＳＷＡＴ模型使用简单的植被生长来模拟所有的陆地覆盖类型（ＥＰＩＣ植物生长模型的简化版本）。

模型能够区分一年生植物和多年生植物，一年生植物从种植日期开始到收获Ｈ期，或直到累积的热量单元等于植物的潜在热量单元：多年生植物全年维持其根系系统，在冬季月份中进行冬眠：当日均大气温度超过最小基准温度时．重新开始生长。

植物生长模型用来评估水分和营养物质从根区的迁移、蒸发以及生物产量。

陆面模式中土壤冻融过程参数化研究进展

第17卷第1期2002年2月地球科学进展A DVANC E I N E AR T H S C I ENCE SV o l.17　N o.1F e b.，2002文章编号：1001-8166（2002）01-0044-09陆面模式中土壤冻融过程参数化研究进展王澄海1，2，董文杰3，韦志刚2（1.兰州大学资源环境学院大气科学系，甘肃　兰州　730000；2.中国科学院寒区旱区环境与工程研究所，甘肃　兰州　730000；3.中国科学院大气物理研究所，北京　100029）摘　要：土壤冻融过程在寒区水文和气候系统中有着重要作用。

陆面模式中土壤冻融过程的参数化对模式的设计和模拟结果有着关键作用。

通过对广泛应用的B u c k e t，S I B，B A T S，V I C，B EA S，L SM等几种主要的陆面模式中的冻融过程参数化方案进行了总结和比较。

首先，详尽地描述了土壤冻融与气候变化的数值模拟研究，总结和评述了土壤冻融过程对气候变化的作用。

其次，对几种主要的陆面过程模式在土壤水热参数化方案中对冻融过程的考虑及其特点进行了比较和讨论。

还对冻结深度和冻结周期的预报模式进行了简介，最后对该领域当前面临的主要研究问题进行了探讨和阐述。

关　键　词：土壤冻融；大气环流模式；陆面过程模式；参数化方案中图分类号：P404 文献标识码：A1　引　言陆面过程的重要性在于其与人类生活息息相关。

土壤是陆面过程的主体。

在土壤中，土壤的冻融状态是陆面过程中的重要参量。

冻土是气候变化的产物。

它不但通过改变地表与大气间的感热、潜热、动量交换和长波辐射对区域气候产生显著影响，而且通过水导系数和土壤水容量的变化改变地表径流和土壤渗透，直接影响其自身的水文过程，使得地表参数发生改变，从而进一步影响气候；反过来，气候变化也能引起土壤冻融过程的改变。

为了更清楚地说明土壤冻融过程与气候之间的物理联系，可把土壤冻融过程与陆面过程及与气候变化的相互联系的物理机制归纳为图1。

土壤水非均匀流动特征的尺度效应研究解读

土壤水非均匀流动特征的尺度效应研究方妍1，盛丰2, ＊（1. 湖南新华水利电力有限公司，长沙410007；2. 中山大学环境科学与工程学院，广州510275）摘要：优先流是土壤中常见的水流和溶质运移形式，由于土壤的空间变异性，使得这一重要的土壤水和溶质输移形式难以被捕捉和描述。

本文采用碘-淀粉染色示踪方法研究了田间条件下土壤水运动的非均匀特征，通过对染色模式的数字图像分析定性的研究了试验尺度对土壤水流运动非均匀程度的影响，同时采用土壤水实际入渗深度分布非均匀系数（Cμa）和活动流场模型（Active region model, ARM）分形特征参数（γ）来定量描述不同试验尺度条件下土壤水流动的非均匀程度。

研究结果显示，γ和Cμa有着相同的变化趋势，说明γ能正确描述土壤水流运动的宏观非均匀特征；γ为土壤非均匀流流场分形维数的函数，在所研究的试验尺度范围内具有一定的尺度不变性。

关键词：碘-淀粉染色示踪试验；非均匀流；尺度；活动流场模型文章编号：2009-005 中图分类号：P641.2 文献标识码：AScaling effects of heterogeneous soil water flow patternsFANG Yan1, SHENG Feng 2, ＊(1. Hunan Xinhua Water Resources & Electric Power Co., Ltd, Changsha 410007, China;2. School of Environmental Science and Engineering, Sun Yat-sen University, Guangzhou 510275, China)Abstract: Preferential flow is a common soil water flow and solute transport pattern in the soil-water system. While, as a result of the special variability of soil physical and hydraulic properties, the preferential flow is difficult to be characterized. Three iodine-starch staining experiments with different inner-frame sizes were conducted in silty clay soil to study the soil water flow heterogeneity affected by the experimental scale. Image processes and digital procedures were applied to analyze flow paths of the soil profiles qualitatively.A heterogeneity coefficient of real infiltration depth distributions (Cμa) and the fractal characteristic parameter (γ) of the active region model (ARM) were used to characterize the heterogeneity of the preferential flow patterns quantitatively. Results showed that the fractal characteristic parameter (γ) was able to capture the major features of the observed flow patterns at the scales of interest and displayed the same change trend with Cμa under different scales; the ARM param eter (γ) showed as a function of the fractal dimension of the heterogeneous flow patterns, and was independent to the experimental scale in this research.Key words: Iodine-starch staining experiment; heterogeneous soil water flow; scale effect; active region model由于土壤高度的空间变异性以及土壤水流运动的非线性，使得土壤非均匀流难以被捕捉和描述[1]。

涌灌条件下非饱和土壤水分运动的数值模拟

涌灌条件下非饱和土壤水分运动的数值模拟
张巧利;张亮
【期刊名称】《节水灌溉》
【年(卷),期】2017(0)8
【摘要】基于非饱和土壤水动力学理论,通过计算机模拟方法,应用HYDRUS-3D 软件建立了地下涌流根灌土壤水分轴对称三维数值模型,采用Galerkin有限元分析法对土壤水分运动状况进行了数值模拟。

利用土壤入渗试验剖面含水率指标的实测值与模拟值来验证模型的正确性。

结果表明,相对误差基本在10%以内,吻合良好,表明所建模型可以用于分析供试土壤条件下水分运动状况,可为涌流灌溉系统的合理设计及运行提供一定的理论依据。

【总页数】5页(P64-68)
【关键词】涌流根灌;HYDRUS-3D;模拟;水分运移
【作者】张巧利;张亮
【作者单位】河南广播电视大学机电工程学院;郑州职业技术学院
【正文语种】中文
【中图分类】S275.6
【相关文献】
1.蓄水坑灌条件下土壤水分运动的数值模拟 [J], 周青云;孙西欢;康绍忠
2.波涌灌溉条件下非饱和土壤水分运动的数值模拟 [J], 张耀峰;耿智琳
3.波涌灌间歇入渗饱和-非饱和土壤水分运动数值模拟及试验 [J], 傅渝亮;费良军;
聂卫波;王博
4.降雨条件下非饱和土壤水分运动数值模拟和实验对比研究 [J], 刘超; 董晓华; 孙立
5.涌泉根灌条件下土壤水分运动数值模拟研究 [J], 李耀刚;王文娥;胡笑涛;黎平因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

土壤_植物_大气界面中水分迁移过程及模拟研究进展_徐力刚

第31卷第1期2013年1月干旱地区农业研究Agricultural Research in the Arid Areas Vol .31No .1Jan .2013收稿日期:2012-05-02基金项目:国家重点基础研究发展规划(2012CB417005);国家自然科学基金(41271034);中国科学院支持全国科学院联盟建设专项重大项目;江西省科技支撑项目(20122BBG70160);新疆干旱区水循环与水利用实验室开放课题(XJ YS0907-2010-02)作者简介:徐力刚(1976—),男,四川仁寿人,博士,副研究员,主要从事湖泊湿地生态水文过程方面的研究。

E -mail :lgxu @niglas .ac .cn 。

土壤-植物-大气界面中水分迁移过程及模拟研究进展徐力刚,许加星,董　磊,冯文娟,姜加虎(中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊与环境国家重点实验室,江苏南京210008) 摘　要:介绍了水循环过程中界面水分迁移转化理论,及SPAC 连续体的概念及其发展过程,阐明了一些国内外SPAC 理论研究的主要成果;对国内外各种典型土壤-植物-大气界面模型的基本结构、适用范围、主要研究对象、优势以及局限性做了系统介绍和对比;在此基础上对土壤-植物-大气系统的相互作用过程以及系统模拟中存在的问题提出了展望。

分析得出如何解决下垫面与土壤-植物-大气系统复杂的关系,以及尺度转化问题将是面临的主要挑战。

认为借助于水分和能量交换过程中的模型参数优化,来实现界面中水分迁移过程的精确化和简化模拟是未来的重要研究方向。

关键词:土壤-植物-大气连续体;水分迁移;模拟;过程中图分类号:Q945.17;S152.7;P333 文献标志码:A 文章编号:1000-7601(2013)01-0242-07Research advance in process and modeling of water transfer in soil -plant -atmosphere continuumXU Li -gang ,XU Jia -xing ,DONG Lei ,FE NG Wen -juan ,JIANG Jia -hu(State Key Lab orator y of Lake Science and Environment ,Nanjing Institute of G eography and Limnology ,Chinese Academy of Science ,Nanjing 210008,China ) Abstract :This paper introduces the theor y of water transfer among the interfaces of water cycle process and the con -cept and development of soil -plant -atmosphere continuum (SPAC ),and illustrates the main research achievements at home and abroad .Based on the investigation of various typical SP AC models ,a systematic introduction and comparisonabout their basic structures ,application scopes ,main research objects ,advanta ges and limitations are made .The diffi -culties and pr oblems in the interaction pr ocess and simulation of soil -plant -atmosphere system are also proposed .It will be the main challenge in the futur e to deal with the complex relationship between underlying surface and soil -plant -atmosphere system as well as the problems of scale conversion .Furthermore ,it will be an important research direction to achieve accurate and simplified modeling of water transfer process among different interfaces by means of parameter op -timization in the models .Keywords :soil -plant -atmospher e continuum (SPAC );water transfer ;modeling ;pr ocess1　土壤-植物-大气连续体(SPAC )概念的提出1.1　土壤-植物-大气连续体(SPAC )基本理论及其发展 18世纪,Stephen Hales 就开始定量研究土壤水分蒸发和植被蒸腾。

BCC_AVIM陆面模式不同土壤垂直离散化方案对土壤水热输送的数值模拟

BCC_AVIM陆面模式不同土壤垂直离散化方案对土壤水热输送的数值模拟刘子莎;吕世华;胥朋飞;包逸群;游辉奇;杨凡【期刊名称】《高原气象》【年(卷),期】2024(43)2【摘要】陆面模式中的土壤如何分层至关重要,一般情况下认为在受大气—地面界面影响较大的土壤表层应该细分,土壤越往深层,土壤层厚度的分层可以相应加大。

已有研究表明:在不同天气和气候积分条件下,土壤厚度在根带以下,其对模拟结果有不同的影响。

这表示根据不同的研究要求,应当改变土壤的分层方式。

然而什么是陆面模式中的最优土壤分层方式仍不确定。

因此本文主要利用BCC_AVIM陆面模式探究不同土壤垂直离散化方案对于土壤水热属性,表面辐射通量与感热、潜热通量模拟的敏感性,从而达到提升模式模拟效果的目的。

BCC_AVIM陆面模式中原土壤分层方案为10层,将土壤各层的节点深度,土壤层厚度以及土壤各层的界面深度进行插值,由原来的10层土壤层插值到20层,在本文中称为方案一;参考模式CLM5.0中的土壤垂直离散化方案并改进到BCC_AVIM陆面模式中,原土壤层次也由10层增加到20层,为本文的方案二。

将改进后的方案一和方案二与原方案结果对比分析发现:(1)方案一和方案二对土壤温度的模拟与实测数据更吻合,对于各层土壤温度的数值大小与变化趋势的模拟效果有所提升,其中方案一对浅层土壤温度的模拟效果更好。

(2)在土壤湿度的模拟上,三种方案对浅层土壤湿度的模拟效果较好,对深层土壤湿度的模拟效果相对较差,其中方案一对土壤各层湿度曲线变化趋势与数值大小的模拟更加贴近实测数据。

(3)方案一对土壤各层是否发生冻结或消融的时间判定更合理,更加接近实测数据。

整体上,方案一的模拟效果最佳。

由此,得出结论:方案一相较于原方案对土壤温、湿度的模拟效果有所改善,这表明在同样的土壤深度下,更密集更细致的土壤分层有利于提升模式对土壤水热输送的模拟能力。

同时,方案一的模拟效果总体优于方案二,这也表明,在相同的土壤层次下,浅中层拥有更密集的土壤分层,对于提升模式对土壤水热输送的模拟能力有一定的积极影响。

水文模型与陆面模式耦合研究进展

水文模型与陆面模式耦合研究进展1. 本文概述随着全球气候变化和人类活动对水循环过程的影响日益显著，水文模型与陆面模式的耦合研究成为了当前地球系统科学领域内的热点问题。

水文模型和陆面模式作为模拟和理解地球表层水循环、能量交换以及生物地球化学循环的重要工具，其耦合研究对于提高气候系统模拟的准确性和预测能力具有重要意义。

本文旨在综述近年来水文模型与陆面模式耦合研究的进展，分析现有耦合方法的优势与局限，探讨未来研究的发展方向和挑战。

通过综合评述国内外相关研究成果，本文将为相关领域的研究者提供有益的参考，并为水资源管理、生态保护和气候变化适应策略的制定提供科学依据。

2. 水文模型概述水文模型是模拟和预测水文循环过程的数学或计算模型，它们在水文学和水资源管理中起着至关重要的作用。

这些模型通常用于预测河流流量、洪水事件、地下水位变化以及地表水与地下水的相互作用等。

水文模型的主要目标是理解和预测水文系统在不同自然和人为因素影响下的行为。

水文模型可以根据其结构、复杂性和应用范围分为几种类型。

主要类型包括：概念性模型：这些模型基于对水文过程的基本理解，通常包括简化的方程来描述降雨径流过程。

它们易于构建和维护，适用于数据稀缺的地区。

物理模型：这些模型尝试尽可能真实地模拟水文过程，通常包括详细的物理方程来描述水、能量和物质的传输。

它们适用于复杂的水文系统研究，但需要大量的输入数据和计算资源。

分布式模型：与传统的集总式模型不同，分布式模型在空间上离散化水文过程，以考虑地形、土壤类型和土地利用等空间变化对水文循环的影响。

数据驱动模型：这些模型依赖于统计分析或机器学习方法，从历史数据中学习水文系统的行为，不需要明确的物理过程描述。

洪水预测与管理：通过模拟降雨事件和流域响应，预测潜在的洪水事件，为防洪措施提供科学依据。

水资源规划与管理：评估水资源的供需状况，优化水库运行和水分配策略。

生态系统保护：模拟水文过程对河流生态系统的影响，为生态保护和恢复提供指导。

垂直一维入渗土壤水分分布与入渗特性数值模拟

ｔａｈｄｌｗａａｉｎ１ｈｔｔｅｍｏｅｓｒｔａ．Ｔｈｏｌｍｏｓｕｅｄｓｒｂｔｏｎｔｅｃｓｆｅｉｉｅｃｍｂｎｔｎｏｒａｉｎｏｅｓｉｉｔｒｉｔｉｕｉｎｉｈａｅｏｆｔｏｉａｉｆｉｉｔｄｎｏｒｇｏ
ＦＡＮｎｗｅ，ＺＹａ－ｉＨＡＯｅ－，ＩＨｏｇＷｎｊＪｎｕ
（ｏｌｇｆｎｒｙａｄＰｗｅｎｉｅｒｇａｍｏｉ．ｏｃ．，ａｍｏ７０５，ｉａＣｌｅｏｅｇｎｏｒｇｎｅｉ，ＬｒｈｕＵｎｖｆｅＥＥｎＴｅｈＬｒｈｕ３００Ｃｈｎ）
ｒｓｌｉｄｃｔｄｔａｈｏｌｃａａｔｒｓｉｓｕｋｄｎｉｅｕｔｎｉａｅｈｔｔｅｓｉｈｒｃｅｉｔ，ｂｌｅｓｔｎｔｌｔｒｃｎｅｔａｄｉｒｇｔｎｗａｅｅｔｃｙ，ｉｉｉｅｏｔｎｎｉａｉｔｒｄｐｈａｗａｒｏｈｄａｓｉｈｆｅｃｎｔｅｓｉｍｏｓｕｅｄｓｒｂｔｏａｔｒ．Ｔｈｏｌｃａａｔｒｓｉｓａｄｂｌｅｓｔａｌｔｉｌｎｅｏｈｏｌｉｔｒｉｔｉｕｉｎｐｔｅｎｇｎｕｅｓｉｈｒｃｅｉｔｃｎｕｋｄｎｉｙ
ｍｅｔｎ，ｗｈｃｈｗｅｈｔｂｔｅｕｔｆｓｍｕａｉｎａｄｅｐｒｍｅｔｗｅｅｃｎｉｔｎｔａｈｏｈｒＯｉｈｓｏｄｔａｏｈｒｓｌｏｉｌｔｏｎｘｅｉｎｒｏｓｓｅｔｗｉｅｃｔｅ，Ｓｓｈ

中国科学院大气物理研究所陆面过程模式 (IAP94)

2
6.1 近地面层中的湍流通量 ............................................................................................................. 57 6.2 裸土和雪盖表面与大气边界层之间的水热交换通量 .............................................................. 59 6.3 植被冠层与大气边界层之间的水热交换通量.......................................................................... 61 6.3.1 风速廓线.............................................................................................................................. 62 6.3.2 植被冠层顶与观测高度之间的水热湍流输运阻抗 .......................................................... 64 6.3.3 植被冠层与地面的水热湍流输运阻抗 .............................................................................. 65 6.3.4 冠层叶面边界层阻抗 .......................................................................................................... 65 6.3.5 气孔阻抗(stomatal resistance) ............................................................................................ 66 6.4 冠层空间空气的水分与热量平衡 ............................................................................................. 67 6.5 表面与观测高度之间的网格平均感热和水汽交换通量 .......................................................... 68 第七章模式的组装及运行 .......................................................................................................... 69 7.1 模式参数 ..................................................................................................................................... 69 7.2 数值计算流程 ............................................................................................ 70 第八章总结与讨论(SUMMARY AND DISCUSSION) ....................................................................... 76 附录 A 热量平衡方程的数值解法 .............................................................................................. 77 附录 B：数学符号 ........................................................................................................................ 80 参考文献 ...................................................................................................................................... 87

陆面过程模型研究进展简介

陆面过程模型研究进展简介
陆面过程模型是地球系统科学中的重要组成部分，它主要用于模拟和预测陆地表面的能量和水分交换过程。

随着气候变化和城市化的影响日益显著，对陆面过程模型的研究和改进变得尤为重要。

本文将简要介绍陆面过程模型研究的最新进展。

首先，近年来陆面过程模型在气候模拟和预测中的应用日益广泛。

通过模拟陆地表面的能量和水分过程，可以更准确地理解气候变化对陆地生态系统的影响，为农业、水资源管理和自然灾害预警提供重要依据。

其次，随着遥感技术和地理信息系统的发展，陆面过程模型的数据输入和验证变得更加精细和全面。

通过卫星遥感数据和地面观测数据，可以更准确地获取陆地表面的地形、土壤类型、植被覆盖等信息，从而提高了陆面过程模型的模拟精度。

此外，对于城市化地区的研究也成为了陆面过程模型研究的热点之一。

城市化对陆地表面能量和水分交换过程产生了显著影响，包括城市热岛效应、雨洪灾害等问题。

因此，针对城市化地区的陆面过程模型研究成为了当前的重要方向。

总的来说，陆面过程模型研究在气候变化、城市化和生态环境保护等方面具有重要意义，其不断的改进和发展将为我们更好地理解和应对地球系统变化提供重要支持。

希望未来陆面过程模型研究能够在更多领域取得突破，为人类社会的可持续发展做出更大的贡献。

对陆面过程的初步认识资料讲解

80-90陆面生物圈物理过程模式(BM，UKMO, SSiB等模式)
雪盖模式(Max-Planck , GISS等模式)
观测研究 (ISLSCP-International Satellite LandSurface Climatology Project, GEWEX-Global
Energy and Water Balance Experiments)
➢ 杨兴国牛生杰郑有飞.面过程观测试验研究进展[J].干旱气象 ,2003,21(3),83-89.
致谢
此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢
其中，j=<nsoil, nsoil 表示土壤介质顶部层结点指标
Etr, l 植被蒸腾从 z控 j中制提体取积的液(相 Kg/水 m2s分 ) Eil控制体 zj中积固相水分的 (Kg变 /m2化 s) 率 Elv控制体 zj中积固相水分的 (Kg汽 /m2化 s) 率
文献阅读
本次阅读文献有：
对陆面过程的初步认识
什么是陆面过程？
天气、气候或环境系统的重要组分-气候与陆地系统的反馈机制：
1. 陆面与近地表大气之间能量、动量、的水分、CO2和其它微量气体； 2. 路面状态（土壤温度、土壤湿度、冠层温度）； 3. 陆面特征（反照率、粗糙度、比辐射率、土质特征、植被覆盖等）
天气、气候、水文和环境预报关键因素。
➢ 戴永久曾庆存.陆面过程研究[J].水科学进展.1996.7(9),41-53.
➢ 戴永久.中国科学院大气物理研究所-陆面过程模式 (IAP94)[M],1994.
➢ 戴永久曾庆存王斌.个简单的陆面过程模式[J].1997,21(6),705-716.

土壤水分垂直运移建模与优化

江西农业学报2010，22(9)：68—71A ct a A珈c ul t ur ae J i an gxi土壤水分垂直运移建模与优化刘姗姗，孙海燕，李晓斌(上海海洋大学，上海200090)摘要：在滴灌条件下，滴头流量对土壤的水分运移影响很大，是影响作物生长的主要因素。

依据滴灌条件下土壤水分垂直运移的观测数据，建立滴头流量与水分垂直运移距离的传递函数模型，利用粒子群优化(PSO)算法对模型的各个参数进行辨识与优化。

在同一滴头流量下，比较不同土壤水分垂直运移模型的动态变化，验证了土壤水分垂直运移传递函数模型在不同流量下的有效性，为实现作物根系所需水分垂直运移距离的反馈调节，有效地保证作物根系所需的水分，减小水资源浪费创造了条件。

关键词：滴灌；土壤水分；垂直运移模型；辨识与优化中图分类号：S152．7文献标识码：A文章编号：1001—8581(2010)09—0068一04M odel i ng and O pt i m i zat i on of Soi l W at er V er t i cal M ove m entU U Sh a n—s hah．S U N H a i—yan，LI X i ao～bi n(Sh angh ai O ce an U ni ve r si t y，Shan ghai200090，Chi na)A b st r a ct：T he soi l w at er m ovem ent，w hi ch has i nf l uence on cr op de vel opm ent un der dri p i rr i g a t ion，is m ai n l y aff ect ed by t he dri p di s char ge．The t rans f er f uncti on m o del s be t w een dr ip di s char g e a nd soi l w at er ver t ic al m o vem e n t di s tance ar e cons t r uct e d ba sed on t he dat a gat her ed f r o mso i l w at er ver ti c al m o v em e n t expe r i m ent s un der t he condi t i on of dr ip i r r igat i on，and t he Par t ic le Sw ar m O pt i m i zat i on (P SO)al gori t hm i s appl i e d t o i dent i fy and opt i m i ze t he ever y pa r am e t er of t he t ransf er f uncti on m ode l．By com par i ng t he dynam i c t r ans f orm at i on of soi l w at er ver t ic al m ove m ent m od el s un der t he s anl e dr ip di s char ge，t he val i d i ty of t rans f er f uncti on m ode l i s vali da-t ed．A dj ust i ng re a l t i m e dri p di s char ge i s pr opo sed by t rans f er f uncti on m od el，i t C a n s ol ve t he f eed back adj ust i ng of w at er ver t ic al m ovem e nt di st ance acc or di ng t o cr op r oot，t hus t he w at er r equi r ed by cr op ro o t can be s uppl i ed avai l abl y，and t he w ast e of w at er r e—soar ce ca n be r educed．K e y w or ds：D r i p i rr i gati on；Soil w at er；V er t i cal m ovem e nt m odel；I dent i f i cat i onand opt i m i zat i on干旱缺水已成为制约我国农业可持续发展的最主要因素，滴灌作为现代农业节水灌溉的一种微灌技术，可显著提高水分利用率，是一种先进的节水灌溉技术H1。

数学与气象学气候模拟和天气的数学模型

数学与气象学气候模拟和天气的数学模型气候模拟和天气预报对我们的生活和社会发展具有重要意义。

为了提高预报的准确性和可靠性，数学在气象学中发挥着重要的作用。

本文将探讨数学在气候模拟和天气预报中的应用，以及气象学中的数学模型。

1. 气候模拟气候模拟是通过建立数学模型来模拟和预测气候变化的过程。

数学模型基于气候系统的基本方程和物理过程，通过计算机模拟来预测未来的气候变化。

数学模型可以分为大气环流模型、海洋模型和陆面模型等。

大气环流模型是用来模拟大气中的运动和变化的数学模型。

它基于大气运动的质量、动量和能量守恒方程，通过离散化和数值解法来求解这些方程，从而得到大气环流的模拟结果。

大气环流模型可以预测全球和区域气候的变化，例如全球变暖和季风的形成。

海洋模型是用来模拟海洋中的运动和变化的数学模型。

它基于海洋运动的质量、动量和能量守恒方程，通过数值方法来求解这些方程，从而得到海洋环流的模拟结果。

海洋模型可以预测海洋温度、盐度和海流等变化，对于预测海洋环境和海洋生态有着重要作用。

陆面模型是用来模拟陆地表面的运动和变化的数学模型。

它基于陆地表面的能量、水分和动量守恒方程，通过求解这些方程得到陆地表面的模拟结果。

陆面模型可以模拟土壤湿度、植被生长和地表温度等变化，对于预测气候变化和干旱等气候灾害具有重要意义。

2. 天气预报的数学模型天气预报是通过数学模型来模拟和预测短期天气的变化。

数学模型基于大气的基本方程和物理过程，通过离散化和数值解法来求解这些方程，从而得到短期天气的模拟结果。

天气预报的数学模型可以分为动力学模型和统计模型两种。

动力学模型是基于动力学方程和热力学方程来进行天气预报的数学模型。

它通过数值解法来求解这些方程，从而得到风速、气压和温度等变量的预测结果。

动力学模型在大气物理过程和动力过程中具有较高的准确性和可靠性，是目前天气预报中常用的数学模型。

统计模型是基于统计分析和历史数据来进行天气预报的数学模型。

它通过对历史天气数据的统计分析，建立统计模型来预测未来的天气变化。

大气模型中陆面过程参数化方案的改进与评估研究

大气模型中陆面过程参数化方案的改进与评估研究大气模型是表征地球大气环流和气候变化的重要工具，它通过数值方法对大气中的物理和化学过程进行模拟和预测。

陆面过程是大气模型中的一个重要组成部分，它包括土壤水分、植被生长、蒸发散和地表反射等一系列陆地上发生的物理和生态过程。

这些过程对于模拟大气环流和气候变化具有重要影响。

然而，过去的研究发现，大气模型中对陆面过程的参数化方案存在着一定的不足之处，这些不足导致模型的模拟结果与实际观测存在一定的偏差。

因此，改进和评估大气模型中的陆面过程参数化方案是一个具有重要意义的研究课题。

改进大气模型中的陆面过程参数化方案的方法有很多，其中一种方法是基于观测数据对参数进行校正。

研究人员通过对陆地上的土壤水分、植被生长和蒸发散等进行实地观测，获取到了大量的陆面过程观测数据。

这些观测数据可以用来校正大气模型中的陆面过程参数，从而改进模型的模拟结果。

除了校正参数外，改进大气模型中的陆面过程参数化方案还可以采用新的物理机制和数值方法。

例如，传统的参数化方案忽略了土壤中潜热通量的储存效应，导致模型对陆地上的蒸发散过程模拟不准确。

为了改进这一问题，研究人员提出了一种新的参数化方案，考虑了土壤中潜热的储存效应。

通过对比新旧参数化方案的模拟结果，可以评估新方案的改进效果。

评估大气模型中的陆面过程参数化方案同样是至关重要的。

评估可以基于大量的观测数据，比如土壤水分观测数据、植被指数观测数据和地表辐射观测数据等。

研究人员可以将模型模拟结果与观测数据进行对比，通过一系列的统计方法来评估参数化方案的准确性和可靠性。

此外，还可以采用模拟实验的方式来评估大气模型中的陆面过程参数化方案。

研究人员可以设计不同的实验方案，对比不同参数化方案对模拟结果的影响。

通过对比不同实验结果，可以评估参数化方案的改进效果以及不确定性。

在改进和评估大气模型中的陆面过程参数化方案的研究中，也面临着一系列的挑战。

首先，陆地上的物理和生态过程是非常复杂的，参数化方案存在一定的简化和理想化。

陆面过程模型中垂直非均匀土壤的水分传输及相变的模拟

一种适合干旱地区的陆面过程模式——LSPM的介绍

植物群落动态变化的模拟仿真分析

陆面过程模型中垂直非均匀土壤的水分传输及相变的模拟

非均质土壤水分热传递特性的模拟与分析

基于swat模型的非点源污染模拟研究——以增江流域为例

陆面模式中土壤冻融过程参数化研究进展

土壤水非均匀流动特征的尺度效应研究解读

涌灌条件下非饱和土壤水分运动的数值模拟

土壤_植物_大气界面中水分迁移过程及模拟研究进展_徐力刚

BCC_AVIM陆面模式不同土壤垂直离散化方案对土壤水热输送的数值模拟

水文模型与陆面模式耦合研究进展

垂直一维入渗土壤水分分布与入渗特性数值模拟

中国科学院大气物理研究所 陆面过程模式 (IAP94)

陆面过程模型研究进展简介

对陆面过程的初步认识资料讲解

土壤水分垂直运移建模与优化

数学与气象学气候模拟和天气的数学模型

大气模型中陆面过程参数化方案的改进与评估研究

中国科学院大气物理研究所陆面过程模式 (IAP94)