考慮碳氮水過程的動態根系方案在陸面模式SSiB4中的應用及效果評估

作者：張一帆,繆昕,郭維棟

摘要：根系是植被重要組成部分,根系的動態變化可以通過調節根系吸水量改變土壤濕度,進而影響土壤蒸發等物理過程及植被蒸騰、光合作用等生化過程,最終改變生態系統物質循環和水熱循環。本研究考慮土壤水分脅迫及土壤養分(氮)脅迫,模擬根系碳量在不同土壤層中的動態分配過程,用根系碳量比例表征根系的動態變化。基于SSiB4模式在亞馬遜地區BRSa3站點、中國江西千煙洲CN-Qia站點進行單點模擬試驗,研究動態根系方案對土壤濕度及陸氣通量模擬結果的影響。結果表明:根系動態分布使更多深層土壤水分被吸收利用,改善了淺層土壤濕度的模擬效果,進而提高二氧化碳通量、感熱及潛熱通量的模擬精度。其中,BRSa3站點和CN-Qia站點淺層土壤濕度日平均的觀測值與模擬值的相關系數分別提高了0.02和0.04,二氧化碳通量的相關系數分別提高了0.76和0.13,均通過99%顯著性水平檢驗;改進了BRSa3站點干旱季和CN-Qia站點夏季碳吸收能力,二氧化碳通量的絕對偏差的改進幅度分別為33%和106%,二氧化碳通量日平均的觀測值與模擬值的相關系數,分別提高了0.17和0.26,均通過99%顯著性水平檢驗。總體而言,模擬時間段內各變量都更接近觀測值,土壤濕度和二氧化碳通量的改進效果比感熱通量和潛熱通量的改進效果更加顯著,土壤濕度通過土壤物理作用對感熱通量和潛熱通量的間接影響方式可能是造成差別的原因。各變量在BRSa3站點的改善更明顯一些,不同植被覆蓋類型的根系深度與結構可能是造成結果差別的主要原因。

發文機構：南京大學大氣科學學院

關鍵詞：動態根系方案陸面模式土壤濕度地表水熱通量二氧化碳通量Dynamic root schemeland surface modelhydrothermal fluxes of land surfacesoil moisturecar‐bon dioxide flux

分類號： P461[天文地球—大氣科學及氣象學]