基于CLM3.5的山东省土壤温湿度模拟与应用研究

发布时间：2020-07-02 09:55

【摘要】：土壤温湿度作为陆面数据,与我国农业生产和人们的生活密切相关。而山东省是我国少数几个农业种植面积超过50%的省份,迫切需要时空分辨率较高的土壤温湿度数据来作为监测土壤墒情、指导农业生产活动的重要依据。在站点观测空间连续性较差,遥感观测易受天气、植被和陆表的粗糙度的影响的情况下,陆面模式模拟时空连续和垂直分层的优势使之成为获取土壤温湿度的行之有效的方式。本研究将CLM3.5陆面模式进行编译及本地化,将国家气象信息中心研发的的高分辨率陆面数据同化系统HRCLDAS V1.0的驱动数据接入本地化的CLM3.5陆面模式中,并修改CLM3.5模式的地表参数模块,进行CLM3.5陆面模拟得到山东区域的时空连续的土壤温湿度数据;利用站点观测数据,对模式模拟的土壤温湿度数据进行了评估检验,并在农业干旱监测进行应用。得到如下主要结论:(1)大气驱动数据的评估利用山东省气象自动站点的观测数据对HRCLDAS V1.0和美国同类业务产品GLDAS的气温和湿度驱动数据进行了对比验证与比较分析,结果表明:两种数据都能够反映出观测数据的空间分布特征,而多源数据融合的HRCLDAS V1.0驱动数据产品质量优于美国同类业务产品。(2)CLM3.5陆面模式的本地化通过对CLM3.5陆面模式进行所需软件库安装、编译、修改大气驱动数据接口、替换地表参数,实现了CLM3.5在Unix系统的本地化,使得国家气象信息中心研制的中国气象局高分辨率陆面数据同化(HRCLDAS V1.0)数据接入CLM3.5陆面模式中并能够进行土壤温湿度的模拟。(3)模式结果的分析利用经过质量控制的中国气象局自动站土壤水分观测数据和国家级自动站土壤温度数据,结合GLDAS土壤温湿度产品和CCI土壤湿度产品,对CLM陆面过程模式模拟的结果进行了综合对比验证与比较分析,结果表明:CLM模式能够很好地模拟出在0-10cm深度的山东区域土壤湿度空间分布,效果明显好于CCI土壤湿度和GLDAS土壤湿度。以地级市为范围进行评估中,CLM陆面模式模拟的土壤湿度与观测数据的相关系数集中分布在0.8左右,与观测数据的相关性很强。在土壤温度评估中,在春季和秋季时间段,模式模拟的土壤温度和GLDAS土壤温度产品与观测的相关性比较高,两种数据较为接近,在夏季时间段中,陆面模式模拟的土壤温度则效果明显好于GLDAS土壤温度。(4)模式结果应用利用双线性内插重采样算法计算了1km*1km分辨率的山东地区格点化的田间持水量和土壤容重数据,并利用该数据将模式模拟的土壤湿度转换为土壤相对湿度进行了山东地区的农业干旱监测,都取得了较好的应用效果。
【学位授予单位】：山东农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S152

【参考文献】