1 引言
2 模式参数化集成方案介绍
表1 模式原方案与砾石参数化方案Table 1 Gravel parameterization scheme and the original scheme |
参数 | 模式原方案 | 砾石参数化方案 |
---|---|---|
土壤饱和含水量 | ||
饱和导水率 | ||
可调参数B | ||
土壤基质势 | ||
土壤容重 | ||
土壤固体导热率 | ||
干土壤导热率 | ||
固体土壤热容 |
表2 改进前后方案土壤各层节点深度Table 2 The depth of each soil layer node before and after improvement |
方案 | 原层次 | 20层方案 | 30层方案 | ||
---|---|---|---|---|---|
节点深度/m | 0.007 | 0.007 | 1.383 | 0.007 | 0.314 |
0.028 | 0.018 | 1.728 | 0.014 | 0.366 | |
0.062 | 0.028 | 2.296 | 0.021 | 0.450 | |
0.119 | 0.045 | 2.865 | 0.028 | 0.534 | |
0.212 | 0.062 | 3.433 | 0.039 | 0.620 | |
0.366 | 0.091 | 0.045 | 0.758 | ||
0.620 | 0.119 | 0.051 | 0.829 | ||
1.038 | 0.166 | 0.062 | 0.896 | ||
1.728 | 0.212 | 0.081 | 1.038 | ||
2.865 | 0.289 | 0.100 | 1.266 | ||
0.366 | 0.119 | 1.493 | |||
0.493 | 0.150 | 1.728 | |||
0.620 | 0.180 | 2.103 | |||
0.829 | 0.212 | 2.487 | |||
1.038 | 0.263 | 2.865 | |||
土壤层次/层 | 10 | 20 | 30 |
3 试验设计及资料使用
4 结果分析
4.1 原始方案与集成方案模拟结果分析
表3 10层土壤层原始方案与集成方案土壤温度的模拟值与CRA比较Table 3 The comparison between the simulated soil temperatures of the original scheme and the integrated scheme for the 10 soil layers with CRA |
参数 | 夏季 | 冬季 | ||||
---|---|---|---|---|---|---|
原始方案 | 集成方案 | 原始方案 | 集成方案 | |||
土壤浅层 | RMSE/℃ | 5.71 | 5.69 | 5.27 | 4.88 | |
R | 0.53 | 0.54 | 0.86 | 0.87 | ||
土壤深层 | RMSE/℃ | 4.42 | 4.17 | 3.34 | 3.03 | |
R | 0.80 | 0.82 | 0.86 | 0.96 |
表4 10层土壤层原始方案与集成方案土壤湿度的模拟值与CRA比较Table 4 The comparison between the simulated soil moisture of the original scheme and the integrated scheme for the 10 soil layers with CRA |
参数 | 夏季 | 冬季 | ||||
---|---|---|---|---|---|---|
原始方案 | 集成方案 | 原始方案 | 集成方案 | |||
土壤浅层 | RMSE/(m3·m-3) | 0.108 | 0.107 | 0.108 | 0.098 | |
R | 0.649 | 0.651 | 0.563 | 0.578 | ||
土壤深层 | RMSE/(m3·m-3) | 0.151 | 0.144 | 0.163 | 0.153 | |
R | 0.807 | 0.810 | 0.801 | 0.809 |
4.2 不同土壤分层方案下土壤温度模拟结果分析
图1 不同土壤分层方案夏冬季土壤浅层温度模拟结果与CRA偏差的空间分布(单位: ℃)Fig.1 The spatial distribution of the deviation between summer and winter shallow soil temperature simulation and CRA under different soil layering schemes.Unit: ℃ |
图3 不同土壤分层方案夏冬季土壤浅层温度模拟结果与CRA均方根误差的空间分布(单位: ℃)Fig.3 The spatial distribution of the root mean square error (RMSE) between summer and winter shallow soil temperature simulation and CRA under different soil layering schemes.Unit: ℃ |
表5 不同土壤分层集成方案土壤温度的模拟值与CRA比较Table 5 Comparison of simulated values of soil temperature with CRA for different soil stratification integration schemes |
参数 | 夏季 | 冬季 | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
10层 | 20层 | 30层 | 10层 | 20层 | 30层 | |||
土壤浅层 | ME/℃ | 0.30 | 0.29 | 0.28 | 0.32 | 0.32 | 0.31 | |
RMSE/℃ | 5.69 | 5.39 | 4.88 | 4.88 | 4.49 | 3.67 | ||
R | 0.54 | 0.68 | 0.77 | 0.87 | 0.87 | 0.89 | ||
土壤深层 | ME/℃ | 0.05 | -0.01 | -0.19 | -0.77 | -0.29 | 0.11 | |
RMSE/℃ | 4.17 | 3.95 | 3.74 | 3.03 | 3.02 | 3.01 | ||
R | 0.82 | 0.83 | 0.86 | 0.96 | 0.97 | 0.97 |
4.3 不同土壤分层方案下土壤湿度模拟结果分析
图6 不同土壤分层方案夏冬季土壤浅层湿度模拟结果与CRA偏差的空间分布(单位: m3·m-3)Fig.6 The spatial distribution of the deviation between summer and winter shallow soil moisture simulation and CRA under different soil layering schemes.Unit: m3·m-3 |
图8 不同土壤分层方案夏冬季土壤浅层湿度模拟结果与CRA均方根误差的空间分布(单位: m3·m-3)Fig.8 The spatial distribution of the root mean square error (RMSE) between summer and winter shallow soil moisture simulation and CRA under different soil layering schemes.Unit: m3·m-3 |
表6 不同土壤分层集成方案土壤湿度的模拟值与CRA比较Table 6 Comparison of simulated values of soil moisture with CRA for different soil stratification integration schemes |
参数 | 夏季 | 冬季 | |||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
10层 | 20层 | 30层 | 10层 | 20层 | 30层 | ||||
土壤浅层 | ME/(m3·m-3) | -0.08 | -0.07 | -0.07 | -0.02 | -0.05 | -0.04 | ||
RMSE/(m3·m-3) | 0.11 | 0.10 | 0.10 | 0.10 | 0.10 | 0.09 | |||
R | 0.65 | 0.68 | 0.77 | 0.58 | 0.61 | 0.67 | |||
土壤深层 | ME/(m3·m-3) | -0.14 | -0.13 | -0.12 | -0.14 | -0.13 | -0.12 | ||
RMSE/(m3·m-3) | 0.14 | 0.13 | 0.13 | 0.15 | 0.13 | 0.12 | |||
R | 0.81 | 0.86 | 0.89 | 0.81 | 0.83 | 0.85 |