摘要: 植被通过其自身的生物物理过程和生物化学过程对陆地表面与大气之间的物质、能量和动量交换起到重要控制作用，能在不同的时空尺度上对天气、气候产生显著影响。因而植被的参数化问题一直是陆面模式以及气候模拟研究中的核心问题。 动态植被模型——... 展开 植被通过其自身的生物物理过程和生物化学过程对陆地表面与大气之间的物质、能量和动量交换起到重要控制作用，能在不同的时空尺度上对天气、气候产生显著影响。因而植被的参数化问题一直是陆面模式以及气候模拟研究中的核心问题。 动态植被模型——ICM(Interactive Canopy Model)考虑了植被生态系统中较完整的碳氮循环过程，能够较为客观真实地反映较短时间尺度上的植被动态变化特征。本文在对ICM模拟的植被季节和年际变化过程进行详细评估的基础之上，提出一个改进ICM中碳氮分配过程的新的参数化方案，对比改进前的ICM全球offline试验结果，并将改进后的ICM与NCAR大气环流模式CAM3.1进行耦合。主要结论如下： (1)利用MODIS和GIMMS卫星观测产品，与ICM模拟的植被动力学关键参数之一——叶面积指数(LAI)进行了对比分析。结果显示：模拟的LAI在低纬度和高纬度地区偏大，中纬度地区偏小；模拟的LAI最大值出现时间常晚于观测，此现象对于中高纬地区植被尤其显著；除热带部分地区以外，模拟的大部分地区植被的年际变率偏大。ICM对植被季节和年际尺度上动态过程的模拟能力存在明显不足，而模拟的植被生长落后于实际应是模型本身存在的一个本质问题。 (2)在ICM原有植被参数化方案的基础之上，提出一个改进其中碳氮循环过程的新方案：考虑了植物成熟阶段的新生组织器官诸如花、果实等对碳氮分配的影响，假设新生组织是花期以后植物光合生成物的主要碳汇之一。同时引入物候模型ForcSar预测花期，调控碳氮分配过程。新方案的模拟结果表明，改进后的ICM能够更加合理地描述植被的动态变化过程：较好修正了原方案中模拟的中高纬度地区植被的生长落后问题；使得模拟与观测值的季节相关性显著增强，年际相关性也有一定程度提高；全球各类型植被LAI与观测之间的量值偏差有不同幅度减小。 (3)将改进前后的ICM分别进行全球offline试验，并与根据观测资料给定各月LAI的CLM3.0模拟结果进行对比。结果说明：改进后的ICM能够更加合理地模拟与植被有关的地表各能量通量和水循环的季节变化特征。 (4)利用欧洲中心再分析资料，评估了将改进后的ICM耦合进入大气模式CAM3.1的模拟能力，并与原CAM3.1的模拟结果对比分析。结果显示：考虑了植被动态过程的CAM3.1能够更合理地描述冬、夏季实际大气环流的基本特征，也能更好地反映实际大气的年际变率特征。 总而言之，改进后的动态植被模型ICM能够更加合理有效地模拟植被季节、年际尺度上的变化特征，将其应用于气候模式也更具优势，在研究植被-气候相互作用机制过程中具有广阔的应用前景 收起