遙感資料在WRF-Chem沙塵模擬中的應用

作者：韓天,潘小多,王旭峰,黃廣輝,韋海寧

摘要：沙塵暴的起沙過程是沙塵循環中的重要部分,起沙過程模擬的準確性對于輸送和沉降過程的準確模擬十分重要。WRF-Chem(Weather Research and Forecasting with Chemistry)是目前應用最廣泛的沙塵暴模擬模式之一,但目前WRF-Chem對于起沙量的模擬具有很大的不確定性,受下墊面和土壤濕度的影響較大。WRF-Chem模式中的下墊面數據比較老舊,且驅動WRF-Chem模式的資料中土壤濕度是偏高的。土地覆被和土壤水分等遙感產品的日趨成熟,為WRF-Chem模擬沙塵暴提供了新的選擇和契機,因此,將AMSR2(the Advanced Microwave Scanning Radiometer 2)土壤濕度和MODIS(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer)土地利用遙感產品及實地調查資料替換WRF-Chem下墊面,利用WRF-Chem模擬了2018年3月26日至28日發生在我國華北地區的一場沙塵過程,用于探究下墊面參數對WRF-Chem模式模擬沙塵暴的精度產生的影響。共開展了4組實驗,包括1組控制實驗和3組對照實驗,3組對照實驗分別是在控制試驗基礎上僅替換土壤水分初始場、僅替換土地覆被和土壤質地以及同時替換土地覆被、土壤質地及土壤水分初始場。在加入遙感數據之后,3組對照實驗的模擬精度比控制實驗均有所提高,其中同時替換土壤水分初始場、土地覆被和土壤質地對模式模擬結果改善最大。改善后PM10模擬的相關系數提高了0.30,平均偏差減少了31.18μg/m3,均方根誤差減少了21.70μg/m3;AOD(Aerosol Optical Depth)的相關系數提高了0.14,平均偏差減少了0.29,均方根誤差減少了0.18,僅替換土壤水分初始場效果次之,僅替換土地覆被和土壤質地對于模擬結果改善不大。以上結果表明:加入遙感資料可以有效提高WRF-Chem對沙塵過程的模擬精度。

發文機構：中國科學院西北生態環境資源研究院遙感與信息資源實驗室 中國科學院大學 國家青藏高原科學數據中心

關鍵詞：遙感產品土壤濕度土地覆被沙塵暴WRF-ChemRemote sensing productsSoil moistureLand coverSandstormWRF-Chem

分類號： TP79[自動化與計算機技術—檢測技術與自動化裝置]