華南植物園等在陸-氣耦合模擬不確定性研究中獲進(jìn)展
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陸-氣耦合(land-atmosphere coupling, LA-coupling)是氣候系統(tǒng)中的重要研究?jī)?nèi)容。陸面狀態(tài)變量(如土壤溫濕度、土地利用方式、植被指數(shù)等)影響大氣狀態(tài)變量(如大氣溫濕度、大氣組成、低空湍流等),進(jìn)而影響邊界層大氣物質(zhì)循環(huán)和氣候系統(tǒng)。在研究陸-氣耦合及其交互效應(yīng)過(guò)程中,由于缺少大尺度的陸面觀測(cè)數(shù)據(jù),數(shù)值模型被認(rèn)為是常用的有效手段。然而,選取不恰當(dāng)?shù)膮?shù)化方案和不準(zhǔn)確的參數(shù)值,均對(duì)數(shù)值模型造成不確定性。
中國(guó)科學(xué)院華南植物園生態(tài)中心鼎湖山站博士王琛與美國(guó)西北太平洋國(guó)家實(shí)驗(yàn)室研究人員合作,量化并降低了數(shù)值模型在陸-氣耦合模擬中的不確定性。該研究使用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法選取常規(guī)的參數(shù)化方案組合,利用相關(guān)變量物理過(guò)程的重要性對(duì)方案中的參數(shù)進(jìn)行敏感性分析,對(duì)參數(shù)的敏感性進(jìn)行分級(jí)并優(yōu)化高敏感性參數(shù),進(jìn)而提高了模型的模擬效果。該研究提出的“經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)-物理過(guò)程-參數(shù)優(yōu)化研究范式”,對(duì)深入理解氣候變化背景下陸-氣耦合模式的變化機(jī)理具有重要意義。
相關(guān)研究成果發(fā)表在Atmospheric Research上。研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金項(xiàng)目、國(guó)家杰出青年科學(xué)基金項(xiàng)目及重大項(xiàng)目的資助。
圖1.模型中不同物理過(guò)程對(duì)9個(gè)陸-氣耦合相關(guān)變量的重要性分析
圖2.模型中20個(gè)可調(diào)參數(shù)對(duì)陸-氣耦合相關(guān)變量的參數(shù)敏感性分析
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