2021年10月，清华大学地学系阳坤教授研究组在期刊Journal of Geophysical Research: Atmospheres在线发表了题为“Representation of stony surface-atmosphere interactions in WRF reduces cold and wet biases for the Southern Tibetan Plateau”的论文。研究组在进行野外实地考察中发现高原南部山区的地表大多为裸露基岩，而在WRF模式中，这一区域的地表类型却被设置为壤土，不同类型的地表由于水热特性的不同会影响显热和潜热通量的分配，造成不同的局部环流变化。因此研究组利用卫星数据识别青藏高原南部地区的裸露基岩，修正WRF模式中的地表类型，从而显著改进了模式模拟的湿冷偏差，并对相关物理过程进行了探究，该研究将促进卫星数据在复杂地形区域模式模拟中的应用。

该研究利用卫星数据提供的归一化植被指数（NDVI）和模式中的地形标准差数据识别裸露基岩的分布区。具体而言，使用两个指标判别基岩：(1)NDVI <0.3，（2）地形标准差大于100m。两个条件都满足时，该地区被认为地表植被稀少，且地形不利于植被生长，那么该地的土壤类型被设定为基岩。修正WRF模型中的土壤类型后，以2017年7月模拟结果为例，在12个观测站点上，平均月降水模拟偏差从35mm减少到-6mm；平均2m气温模拟偏差从1.5°C降低到0.8°C（图1）。

图1 2017年7月CTRL和WRF_rock试验模拟结果与站点观测数据比较。（a）降水量（mm）（b）2m平均气温(℃)。其中，CTRL试验使用WRF中默认地表类型；WRF_rock试验使用修正后的地表类型。

研究还一步探究了裸露基岩地表类型的改变影响降水和气温模拟结果的物理机制。相比于矿质土壤，裸露基岩孔隙度接近于0，降水难以入渗，地表径流增多，而蒸发减少，导致大气中水汽不足，不利于降水的产生。同时，裸露基岩热容量较小，表面温度升高快，也会导致感热增大，加强了山谷风效应，不利于河谷中降水的形成，而有利于气温上升（图2）。

图2 修正地表类型后增强的山谷风效应示意图

清华大学地学系直博生岳思妤是该文第一作者，导师阳坤教授为通讯作者，文章合作者还包括清华大学地学系卢麾副教授、中国科学院青藏高原研究所周旭副研究员、瑞典哥德堡大学陈德亮教授和南京大学郭维栋教授。该研究工作得到了国家重点研发计划（2018YFA0605400）、国家自然科学基金委“青藏高原地球系统基础科学中心项目”（41988101）、基金委面上项目（41905087）和中科院十三五信息化发展规划（XXH13505-06）的支持。

论文链接：https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1029/2021JD035291

供稿：岳思妤

编辑：王佳音

审核：黄小猛