基于非线性系统理论的水-碳耦合模型

摘要

针对现存水-碳耦合模型中存在机理复杂、结构不平衡、不确定性较大、资料需求难以满足等问题,根据非线性水文循环模拟理论的"从复杂现象中,寻找简单规律"的理念,基于非线性水文循环理论构建具有一定物理机理和精度的水-碳耦合模拟方法。采用American-Flux的Duke站点和白洋淀上游的崇陵试验流域小区的试验数据,在点尺度和小区尺度对构建模型的精度加以验证,结果显示,基于非线性理论的耦合模型能够更加合理和准确的模拟水文循环中蒸散发量和土壤含水量的变化过程;最后采用该模型估算了温室气体排放量对水文循环要素的影响,在二氧化碳浓度加倍情景下,试验小区径流深增加0.5%;平均土壤含水量增加1.2%;蒸散发量减少4.9%。综合表明,构建模型达到了采用简单方法解决复杂问题的效果。