基于SiB2模型的低丘红壤区花生根域土壤水分动态模拟与数据同化

摘要

SiB2(Simple Biosphere Model version 2)是将植物生理学、土壤微气象学结合起来用以研究单层植被中的水、能量以及CO_2通量变化的陆面过程模型。为了使SiB2适用于江西低丘红壤区农田小流域生态系统,根据在余江县花生地试验区的实地测量以及SiB2提供的土壤和作物分类,确定土壤特性参数和花生形态学参数,调整部分花生生理学、光学参数,并修正SiB2长波辐射的计算。在此基础上,选取花生幼苗、开花和饱果成熟三个关键的生长期的近地层观测资料代入模式,对花生根域土壤水分动态变化进行短期模拟,探究不同生长期的花生生长特性和气象因素对模拟结果的影响,并且针对模型提出了基于集合卡尔曼滤波的单点数据同化方案以提高精度。与观测结果进行验证后,结果表明:在不同生长期下,极端天气越少、植株形态越成熟稳定,模拟结果越准确。在进行数据同化后,模型精度得到明显提高。