李倩 孙菽芬

1 中国科学院大气物理研究所季风系统研究中心, 北京100190

2 中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室, 北京100029

1 引言

土壤湿度是控制陆面与大气相互作用的一个重要变量（Shukla and Mintz，1982；Koster et al.,2004）。它可以通过对地表蒸发及其他地表能量通量的影响来影响天气过程。土壤湿度的异常可以持续几个月，虽然缺乏足够的观测事实证明土壤湿度对于降水的影响，但是它对降水的作用在大气环流模 型 （ Atmospheric General Circulation Model–AGCM）中是常常可见的（Rind，1982；Yeh et al.,1984）。事实上，很多AGCM的研究已经表明，海洋对于夏季中纬度陆地上降水的影响要小于土壤湿度对降水的影响。且考虑了土壤湿度的异常对于降水的季节预报有很好的改进作用（郭维栋等，2007）。

不同复杂程度的陆面模式对土壤湿度的准确模拟关系到陆—气间水平衡和水交换的模拟结果，因此显得十分重要（Mahmood and Hubbard，2003）。在现有众多的陆面过程模型中，对于土壤湿度的定量描述是通过以下两个方面来实现的：（1）在垂向分布均匀的介质基础上，基于推广的达西定律（即Richard方程）来描述土壤水的流动；（2）同时赋以地表土壤不同的水文特征和热力学特性。但在现实中，土壤质地的垂直非均匀分布是很常见的。很多理论研究（Yeh et al., 1985a，1985b；Mantoglou，1992）和实验室（Yeh and Harvey，1990；Sassner et al., 1994；Destouni et al., 1994）及野外观测（Jensen and Mantoglou，1992）已表明，这样的非均匀性对于非饱和土壤内部的水分输送有很大影响。且在模型中也显现出由于土壤特性的垂直非均匀性而造成土壤导水率、水势等土壤水力性质的非均匀性，进而影响土壤水分平衡和土壤湿度的模拟结果（Mahmood and Hubbard, 2003；……