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大尺度水文模型及其与陆面模式的耦合研究

苏凤阁  
【摘要】: 为了确定大尺度区域水文循环及能量收支、能够根据GCM给出的气候预测,研究和解决变化环境中的水文水资源问题,评估和监测大流域的径流过程和水资源量的动态变化规律,需要研制和建立大尺度分布式水文模型。气候变化中陆面水文过程既是重要的参与者,同时也受到这些变化的影响。对气候模型中陆面水文过程的了解和模拟能力,依然是气候变化可靠预测的前提。目前气候模式中对水文过程处理相当粗糙,尤其是对径流作过分简单的处理。为了改善全球环流模型中对陆面水文过程的描述,提高气候模型的模拟预测精度,有必要实现大尺度水文模型与气候模型的联结耦合。 为了研究变化环境中的水文水资源问题以及改善陆面模式中对水文过程的描述,以提高GCM的模拟预测精度,本文主要进行了以下研究内容: (1)分布式大尺度水文模型的研制及应用。以新安江流域水文模型为基础,建立了以网格为计算单元适合大尺度应用、时间尺度为月的分布式水文模型。所建模型主要供评价气候变化对水文水资源影响之用,同时也为陆气耦合所要求的水文模式作初步探讨。研究区域为淮河流域27万平方公里,并对该流域1953-1985年的逐月流量过程进行了模拟计算,分析了假定的气候变化情景对淮河流域年径流的影响。 (2)新安江网格化月水文模型的改进。由于计算时段加长,雨强均化,导致原新安江月水文模型在淮河流域的应用中,网格径流深出现了大量不合理的零值。本文提出了改进办法,通过对模型应用结果的分析,说明改进后的新安江月水文模型,其产流计算更加合理。针对研究过程中所遇到的实际问题,本文提出了两种解集方法,将月降雨量解集到日。然后以时间步长为日,运行新安江模型,用模拟的月径流过程验证了解集方法的合理性。 (3)水文模型与陆面模式的耦合研究。这里耦合的含义是指,把水文学中的产汇流概念和理论用于陆面模式中以改善以往陆面模式对水文过程描述的不足。而已包含在气候模型中的陆面模式正是水文模型与气候模型耦合的共同界面。本文在已建立的陆面模式AVIM中,引入产汇流模型,模拟了内蒙古锡林河流域1991-1994年的土壤温湿状况、地表通量和径流量。并对耦合水文模型的陆面模式做了敏感性试验,结果表明,陆面模式中径流的描述合理与否,将 @8 一 对土壤温湿及地表通量产生显著影响。


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