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青藏高原冰雪反照率产品评估与Noah-MP积雪反照率参数化方案改进
孟宪红1,安颖颖1,2,李照国1,赵林1,陈昊1,吕世华3
1. 中国科学院西北生态环境资源研究院 寒旱区陆面过程与气候变化重点实验室
2. 中国科学院大学
3. 成都信息工程大学大气科学学院 高原大气与环境四川省重点实验室
地表反照率是陆面过程的一个关键参数。利用长时序和多点地面辐射观测数据,对青藏高原冰雪反照率遥感产品(包括GLASS、MODIS和GlobAlbedo)和国际耦合模式比较计划第五阶段(CMIP5)中24个全球气候模式模拟的地表反照率及Noah-MP模式模拟的反照率进行了验证与评估。结果表明:1)三种冰雪反照率遥感产品在春夏季与地面观测一致性较好,反照率秋季开始增大的时间比观测早,冬季后期遥感的反照率值明显小于地面观测。由于能够分离雪和云,MODIS产品在秋冬季的表现更好。GLASS和MODIS产品都不能准确反映特殊天气条件下地表反照率的变化。与模式参数化结果相比,MODIS产品对于高原湖冰反照率的刻画更接近于观测,模式普遍存在高估现象。2)CMIP5中24个全球模式模拟的地表反照率差异很大。集合平均后,24个模式的结果能较好的反映黄河源区地表反照率的变化趋势。CMIP5各模式的积雪反照率参数化方案物理过程差异较大,使得各模式在冬春季具有显著区别。3)Noah-MP陆面模式模拟的反照率显著大于观测值,尤其是在冬春季。 在此基础上,对Noah-MP模式反照率相关的参数化方案进行了改进。采用了湿球温度、相对湿度和地形高度确定降水类型的新型雨雪分离方案后,能更准确地模拟出典型的地表积雪过程。调整积雪覆盖度方案的新雪密度可以极大改善积雪反照率的模拟,能够较好表征积雪反照率的日变化,并且对较小的积雪或融雪过程也能刻画的较好。雨雪分离、积雪覆盖度和积雪反照率参数化改进的叠加极大改善了积雪反照率的模拟,其效果远大于任何单一方案的改进。