中国地区土壤湿度记忆性及其与降水特征变化的关系

赵家臻 王爱慧 王会军,,3

1 南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心/气象灾害教育部重点实验室，南京 210044

2 中国科学院大气物理研究所竺可桢—南森国际研究中心，北京 100029

3 中国科学院气候变化研究中心，北京 100029

1 引言

由于土壤中各种物理过程的热力和水力结构特性，土壤过程相对于大气变化较为缓慢，从而使得土壤湿度具有一定“记忆性”。土壤湿度直接决定地表和大气的潜热和感热通量的分配，影响近地层的水热状况以及边界层稳定性（Betts,2004;Ek and Holtslag,2004;Hohenegger et al.,2009;Santanello et al.,2009;Findell et al.,2011;Taylor et al.,2011;Orth and Seneviratne,2012）。对于某一地区来说，土壤湿度的记忆性使得该地区前期的土壤水分异常得以维持，并通过蒸发潜热影响后期的天气或气候状况，土壤所具有的该特性也常常被用于天气和气候预测中（马柱国等,2000;李忠贤等,2012;陈海山和周晶,2013）。目前计算土壤湿度记忆性比较通用的统计算法有两个，一个是皮尔逊相关法（Koster and Suarez,2001;Mahanama and Koster,2003,2005;Seneviratne et al.,2006;Orth and Seneviratne,2012;Seneviratne and Koster,2012），用于计算逐月土壤湿度的记忆性；另一个是自相关法（Wu and Dickinson,2004），用于计算各季节土壤湿度的记忆性。两种方法的计算过程存在明显差异。那么在中国范围内，两种方法计算的土壤湿度记忆性的强度是否也存在差异?其随地区、季节以及土壤深度的变化特征有何异同? 开展这方面的研究能够在增强我们对土壤湿度记忆能力的理解的同时，有助于在今后的研究中选取合理的方法来描述土壤湿度记忆性。

由于土壤湿度观测难度较大，地面站点较稀疏，实测资料长度较短且有很多缺测，对土壤湿度记忆性的研究大多是利用数值模拟资料来进行的。……