一个改进的简单雪盖-大气-土壤传输模式

Abstract

本文基于Sun 等1999 年发展的一个简单雪盖-大气-土壤传输模式(SAST), 改进了其雪盖的分层, 提出了新的模式数值求解方法. 改进后的新模型使用温度和雪层内的冰质量作为预报变量, 在雪层处于冻结和融化状态时, 有效地求解雪层温度分布和冻融过程, 减少迭代次数, 节省计算时间并提高其计算精度. 新模型采用 7 层分层方法来代替旧SAST 模型3 层分层方法, 在厚雪情况下3 层分层方法过于简单. 通过与5个前苏联站点观测数据的比较, 新模式的模拟结果与大部分站点的观测值符合得较好. 而当雪层较厚时, 7 层分层的模拟情况要好于3 层分层. 在 Khabarovsk 站, 雪被强风吹走造成的差异以及土壤性质的差异, 可能对模拟值与观测值的差别造成重要影响. 在Tulun 站, 模拟结果的差异主要出现在雪盖厚度上, 而对雪水当量的模拟情况与观测值实际吻合得很好. 在对雪盖的生命期和积雪完全融化时间的模拟上面, 从春季雪盖融化的趋势来看, 新模式消融期和消融结束时间的模拟和实际观测符合得较好, 并且7 层分层结果要好于3 层分层. 在运算效率方面, 新的3 层模型比旧SAST 模型运行时间要缩短20%. 而由于7 层分层方案有更多层来处理, 它运行的速度与旧SAST 相同, 但更准确. 考虑强风及改进雪面反照率参数化方案将是今后改进本雪盖模式的主要方向.