中国东部春季土壤湿度的时空特征及多种再分析资料的对比

【摘要】利用土壤湿度观测资料及ERA-Interim(以下简称ERA)、MERRA、JRA-25、CFSR、NCEP-R1(以下简称NCEP)等5套再分析资料,本文分析对比了中国东部春季各套土壤湿度的空间和时间变化特征。研究结果表明,除NCEP外,其它4套再分析资料都能再现观测资料中土壤湿度从西北向东北和东南递增的趋势,其中MERRA对观测资料的气候态描述得最好。时间变化的分析表明只有ERA的土壤湿度能很好地描述观测的年际变化。观测资料中土壤湿度与降水和蒸发都呈显著正相关。从降水和蒸发两方面来分析引起再分析资料土壤湿度差异的原因,研究结果表明,5套再分析资料都能再现观测降水的年际变化,相对而言MERRA的气候态降水与观测最接近。蒸发对土壤湿度很重要,由于除ERA外,4套再分析资料不能很好地再现蒸发的量值及其随时间的变化特征,导致它们对土壤湿度的年际变化也描述较差,而ERA能较好地反映蒸发的时空变化特征。总体而言,ERA与观测土壤湿度资料的时空特征比较接近,或可作为观测资料的代用资料。基于以上评估,我们还对ERA中土壤湿度资料的周期变化特征进行了分析,结果表明：在中国东部,普遍存在显著的2-4年周期。对土壤湿度记忆时间的分析表明：观测表层土壤湿度的记忆时间在中纬度区域(2-3个月)和南岭地区(2-5个月)为高值中心。ERA土壤湿度记忆时间从南往北逐渐增加,且表层土壤湿度在东北地区的记忆时间大于观测,而在东部中纬度地区、南方地区的记忆时间则小于观测。一般来说,土壤厚度越厚,土壤湿度的记忆时间越长,且冬季的记忆时间大于其他季节。另外我们还探讨了土壤类型对中国东部植被与土壤湿度关系的影响。发现在在以黏土为主的土壤上,植被与土壤湿度主要呈显著正相关。以砂土为主的土壤上,植被与滞后一个月的土壤湿度呈显著负相关。植被对土壤湿度记忆时间的影响进一步验证了我们的结论：在黏土上植被越多(少)则土壤湿度记忆时间越长(短),表明黏土上的植被有利于土壤湿度的保持。在砂土上,植被越多(少)则一月之后的土壤湿度记忆时间越短(长),说明在砂土上植被不利于土壤湿度的保持。
【作者】刘栗；
【导师】张人禾；左志燕；
【作者基本信息】中国气象科学研究院，气象学，2014，硕士
【关键词】土壤湿度；蒸发；降水；土壤湿度记忆时间；植被；

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