CMA陆面数据同化系统产品在青藏高原及其周边的适用性评估

摘要

土壤温、湿度与降水是陆面过程模式研究中的重要参量，可以反映地表水分收支情况，青藏高原通过一系列的大气和水文过程直接和间接对亚洲季风和全球大气环流造成影响，但高原地表类型复杂，环境恶劣，长时间的站点观测资料稀少。目前国内CMA陆面数据同化系统(CLDAS)能够提供实时的高分辨率业务产品，具有较高的精度。本文利用青藏高原及其周边站点的观测资料及国外多家产品(GLDAS-NOAH，TRMM3B42)分别对2013-2015年CLDAS第一和第二版本的土壤温、湿度和降水进行了评估，得到如下主要结论: (1) GLDAS-NOAH和CLDAS-V1.0在安多、那曲、聂荣、Sta-ave区域(小嵩草高寒草甸)4个站点表现较优，而融合资料在班戈(禾草高寒草原)、嘉黎(亚高山常绿叶灌丛)和比如(亚高山常绿叶灌丛)质量较差，阿里站(矮半灌木荒漠)是融合资料与观测相差最大的站点;土壤湿度存在明显的日变化，在14:00时至20:00时，融合资料在全天质量相对较差;当降水强度急剧增强时，融合资料的质量变差;融合产品质量在青藏高原地区由东南向西北方向递减，在四川东北部地区有较好的一致性。 (2) CLDAS-v1.0和GLDAS-NOAH降水资料与地面台站观测降水的时间变化总体趋势是一致的，TRMM3B42降水资料在冬春季节表现最差，最大值出现在1～2月份左右，高估了高原整个春季和冬季的降水量。GLDAS-NOAH降水资料整体上表现最优，但融合降水资料在四川东部的大部分站点评分较高，适用性最好，地形对降水的影响随着海拔的增高逐渐减弱，随着海拔的增加，三种资料与站点资料越接近;此外，三种资料整体上高估了小降水事件的发生频率，而低估了强降水时间的发生频率。 (3) CLDAS-V2.0土壤温、湿度产品与观测的相关性均优于GLDAS-NOAH模式产品，且两模式产品与站点观测的相关性在湿季大于干季，相关性随土壤深度增加而减小;CLDAS-V2.0土壤湿度产品相对站点观测的误差稍大于GLDAS-NOAH，且在浅层土壤两模式产品与站点观测的MRE整体上在干季大于湿季;CLDAS-V2.0土壤温度产品与站点观测的RMSE在湿季大于干季，而GLDAS-NOAH产品则相反;此外，两种模式产品无法重现观测到的深层土壤温、湿度相对表层土壤温、湿度变化明显“滞后”的特征以及降水后相对降水前土壤温度峰/谷值对应时间存在明显延迟的特征。

目录

声明

摘要

第一章绪论

1．1研究背景及意义

1．2国内外研究进展

1．2．1陆面融合产品评估研究进展

1．2．2降水融合产品评估研究进展

1．3当前研究所存在的问题

1．4本文主要内容及章节安排

第二章资料和分析方法介绍

2．1观测资料选取

2．1．1土壤湿度资料

2．1．2土壤温度资料

2．1．3降水资料

2．2陆面模式资料选取

2．3卫星降水产品

2．4分析方法介绍

第三章CLDAS-V1．0土壤湿度资料的质量评估

3．1．1日-时间尺度对比

3．1．2 3小时-时间尺度对比

3．2 ASM土壤湿度资料分析

3．2．1误差的时间分布

3．2．2降水对误差的影响

3．2．3误差的空间分布

3．2．4海拔对误差的影响

3．3结论与讨论

第四章融合降水资料的适用性评估

4．1日降水量时空分布总体特征对比

4．1．1降水量时间变化特征对比

4．1．2降水量空间分布特征对比

4．2降水量误差时空分布特征分析

4．2．1误差的空间分布

4．2．2海拔对降水误差的影响

4．2．3误差的时间分布

4．3降水量分级检验

4．3．1不同降水等级降水日数频数分布

4．3．2不同降水等级的误差分析

4．4结论与讨论

第五章基于TIPEX Ⅲ资料对CLDAS-V2．0陆面模式产品的适用性评估

5．1土壤湿度

5．1．1大理和聂荣五层土壤湿度观测值与陆面模式值对比

5．1．2大理和聂荣五层土壤湿度泰勒图分析

5．1．3陆面模式资料五层日平均土壤湿度与观测值的误差统计结果

5．1．4土壤湿度对降水的响应

5．2土壤温度

5．2．1大理和聂荣五层土壤温度观测值与陆面模式值对比

5．2．2大理和聂荣五层土壤温度泰勒图分析

5．2．3陆面模式资料五层日平均土壤温度与观测值的误差统计结果

5．2．4土壤温度对降水的响应

5．3结论与讨论

第六章总结与展望

6．1全文总结

6．2存在的不足与展望

参考文献

致谢

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