中国区域夏季地表气温与陆面过程耦合强度的分布特征

杨洋 林朝晖 骆利峰

1 中国科学院大气物理研究所国际气候与环境科学中心，北京 100029

2 中国科学院大学，北京 100049

3 美国密歇根州立大学地理环境与空间科学系，密歇根州东兰辛 48824

1 引言

气候系统是一个包含大气、陆面、海洋、冰雪圈和生物圈在内的复杂物理系统，占地球表面积近三分之一的陆面是其重要的组成部分（戴永久和曾庆存, 1996; 林朝晖等, 2008; Mei and Wang, 2011）。土壤湿度和土壤温度作为关键的陆面变量，通过与大气间进行潜热通量和感热通量交换，影响着局地甚至大范围区域的高温、暴雨等极端天气气候异常（林朝晖等, 2001; Seneviratne et al., 2010; 管晓丹等, 2018）。Jaeger and Seneviratne（2011）利用区域气候模式的数值模拟指出土壤湿度变化对欧洲极端高温热浪的发生发展有重要作用，其中土壤湿度的季节内和年际尺度的异常可以分别解释5%～30%和10%～40%的极端高温异常。Ford and Quiring（2014）利用美国Oklahoma地区观测的土壤湿度资料分析发现了极端高温日数异常与土壤湿度异常有很强的线性关系。

大气对于陆面状态异常的响应程度与局地气候类型、地表覆盖和所处的地理位置等因素密切相关，存在很强的时空非均匀性（Seneviratne et al., 2010）。为更为客观地刻画大气—陆面间相互作用的强弱，已有很多研究提出了不同的陆气耦合强度指标，并被用于陆气间相互作用的定量评估以及不同区域的比较（Lorenz et al., 2015）。利用16个参与GLACE-1（Global Land-Atmosphere Coupling Experiment）研究计划的模式，Koster et al.（2004）设计了土壤湿度随时间变化及保持固定不变的两组数值试验，通过分析两组数值试验降水模拟结果的差异，定义了可表征土壤湿度异常对降水异常影响比重的陆气耦合强度指标，并指出土壤湿度—降水耦合的“热点”区域，主要出现在赤道撒哈拉地区、印度，以及美国中部大平原地区，东亚也存在土壤湿度—降水耦合较强的区域。……