《擬三維地下水模型與通用陸面模式(CoLM)的耦合研究》是依託北京師範大學，由狄振華擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：擬三維地下水模型與通用陸面模式(CoLM)的耦合研究
- 依託單位：北京師範大學
- 項目負責人：狄振華
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
目前流行的陸面過程模式在對地下水描述方面存在著缺陷與不足，絕大多數沒有考慮到考慮地下水的動態變化，少數考慮的也僅僅是考慮土壤水與地下水之間的垂直交換，而缺乏真正物理機制的地下水側向流過程描述。雖然水文領域已有完備描述土壤水、地下水及其相互作用的三維地下水模型，但若將其套用於陸面過程模式，依然存在著尺度不匹配、計算記憶體要求高、計算效率低等難題。針對這一科學問題，本項目擬發展一種適合陸面過程模式且計算高效的擬三維地下水模型，繼而將該擬三維地下水模型與通用陸面模式（Common Land Model,簡稱CoLM）進行耦合，建立包含地下水-土壤水相互作用與地下水側向流的陸面模式CoLM_GW。這樣的包含完整地表水、土壤水和地下水相互作用的陸面過程模式CoLM_GW，可以為陸地水循環尤其是地下水的研究提供更加完整的模式平台，具有重要的科學意義與研究價值。
結題摘要
陸面過程對準確描述陸－氣間的相互作用起著重要的作用。本研究針對目前流行的陸面過程模式在對地下水描述方面存在的不足如沒有地下水的動態變化及地下水間側向流變化等，通過先發展一個適合於陸面過程模式的擬三維地下水模型，將非飽和土壤水和飽和地下水的運動建立聯繫，再將該擬三維地下水模型耦合到通用陸面過程模式（Common Land Model,簡稱CoLM）當中，生成新的考慮地下水－土壤水相互作用和地下水側向流的通用陸面過程模式CoLM_GW, 用其分析考慮地下水的動態變化對陸面過程模式輸出變數尤其是陸氣間水熱變數的影響。本研究的創新點在於： 1、建立計算簡單且適合於陸面過程模式的擬三維地下水模型； 2、用大型稀疏方程組的最佳化解法實現二維地下水模型在塔里木河區域的模擬，並且格線間的地下水位是相互作用的； 3、在複雜的通用陸面過程模式中，加入地下水運動的子模型，更新陸面過程模式的水分循環模擬。結果表明，加入地下水側向流的陸面模式在河岸的地下水位模型更加準確，同時加入了地下水的陸面模式模擬出的蒸散發變濕也更加接近觀測數據。 陸面過程模式在水分循環上的更加合理描述，將會改進陸－氣間水熱通量的預報，對於大氣乃至整個地球系統的水循環的理解和準確模擬起著重要的作用，具有重要的科學意義和研究價值。
