CMA陆面数据同化系统(CLDAS)产品评估

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陆面作为地球系统中的一个重要组成部分,与大气进行着物质和能量交换,陆面状况的变化对大气和气候有重要影响。相对于大气和海洋领域的数据同化,陆面数据同化研究比较晚,CMA陆面数据同化系统(CLDAS)是目前国内陆面数据同化系统领域唯一实时运行的业务系统,能够提供高分辨、融合大量实际观测、接近真实大气状态的大气驱动数据以及陆面模式产品,具有较高的精度。本文对CMA陆面数据同化系统(CLDAS)第一个版本进行了评估,首先利用中国气象局国家级自动站(2421个站)的观测资料分别对2010年7月1号至2013年6月30日的CLDAS驱动数据和数值模式资料(ECMWF、JMA、GFS)的地面气象要素在中国的适用性进行了比较研究,然后对CLDAS的CLM3.5模拟的土壤温度和感热、潜热通量进行了评估,其中用于评估感热和潜热通量的观测数据来自“黑河流域生态-水文过程综合遥感观测联合试验”,验证土壤温度的国家级自动站(2421个站)数据来自中国气象局国家气象信息中心,得到如下主要结论:(1)融合了地面观测资料的CLDAS驱动数据质量远远优于数值模式资料,而ECMWF在数值模式资料中质量最好,而且分析场的数据质量比预报场好,三种数值模式资料均能在一定程度上反映观测资料所具有的时间和空间分布特征,东部地区的适用性要高于西部地区,可能是在西部地区,模式地形与实际地形相差较大。(2) CLDAS的CLM3.5模拟的感热通量与实际观测较一致,结果远远优于GLDAS的Noah模型模拟的感热通量,说明CLDAS驱动数据质量的提高改善了感热通量的模拟;对于潜热通量,CLDAS比GLDAS稍接近实际观测,但与实际观测有差异,可能由于研究区域位于甘肃省的张掖市,该地区下垫面比较复杂,模式地表参数没有描述如此精细,从而导致模拟效果较差。(3)对于土壤温度,CLDAS的CLM3.5模式模拟的3层土壤温度与实际观测的季节变化趋势较一致,第一层和第二层的土壤温度均在夏季和冬季与实际观测差异最大,在2K左右,而第三层土壤温度在冬季与观测差异较大,但最大差异在3K左右,差异不大主要得益于高精度的CLDAS高时空分辨率强迫场数据,这些差异可能是由模式参数的不确定性以及参数化方案的不完善引起的。第三层土壤温度随季节变化的波动性比上面两层小。此外,随着深度的增加,土壤温度日变化幅度明显变小,说明深层土壤温度受陆气之间能量影响的程度要小于表层土壤温度。
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