一种气候-陆面-水文过程全耦合模拟方法技术

本发明专利技术公开了一种基于气候

【技术实现步骤摘要】
一种气候
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陆面
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水文过程全耦合模拟方法


[0001]本专利技术涉及全球变化与水文水资源领域，尤其涉及一种基于气候
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陆面
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水文过程全耦合模拟方法。

技术介绍

[0002]气候模式是气候模拟的重要工具，区域气候模式相对全球气候模式拥有更高的分辨率和模拟精度。然而对于某一具体流域而言，区域气候模式的水循环过程相对简化，不能反应真实的降水
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径流关系，缺少相应的物理意义，难以准确反映流域内的复杂的非线性水文过程。传统水文模型大多基于高分辨率(1km分辨率或者更加精细)的下垫面信息进行二维或三维的水文过程模拟，其模拟精度远高于气候模式，但需要精细气候强迫的输入。长期以来，由于服务用途和关注对象的不同，模拟的尺度存在差异，水文模型与气候模式发展过程相互独立，导致气候
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陆面
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水文过程相互反馈技术发展缓慢。
[0003]此外，传统“气候
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水文”影响主要采取单一方向的分析方法，即将气候模式的输出结果本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种气候
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陆面
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水文过程全耦合模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、确定关键交互变量，制定气候
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陆面
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水文过程全耦合机制，所述气候
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陆面
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水文过程全耦合机制包括气候过程、陆面过程和水文过程；步骤2、基于水循环过程的非线性机理和非线性系统论，确定产流方法；步骤3、确定气候
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陆面
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水文过程计算尺度及转换方法；步骤4、确定汇流方法，分别匹配不同的汇流模式进行汇流计算；步骤5、开展所述水文过程尺度上的汇流计算，将结果反馈给所述陆面过程和所述气候过程，实现气候
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陆面
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水文过程全耦合模拟。2.如权利要求1所述的气候
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陆面
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水文过程全耦合模拟方法，其特征在于，所述关键交互变量包括大气变量、陆面过程变量、水循环变量，所述大气变量包括风速、温度、湿度、气压、降水、长波辐射、短波辐射，所述陆面过程变量包括裸土蒸发量、植被蒸腾量、潜热通量、感热通量、地表长波辐射、地表短波辐射，所述水循环变量包括地表径流、地下径流、土壤湿度。3.如权利要求2所述的气候
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陆面
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水文过程全耦合模拟方法，其特征在于，所述气候过程为所述陆面过程提供所述大气变量，所述陆面过程为所述水文过程提供水量平衡边界条件、所述风速、所述温度、所述湿度、所述气压、所述降水，所述水文过程为所述陆面过程提供土壤湿度边界条件，所述陆面过程为所述气候过程提供所述潜热通量、所述感热通量、所述地表长波辐射、所述地表短波辐射，所述气候
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陆面
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水文过程全耦合机制经过多次迭代后实现三个过程的耦合平衡态。4.如权利要求3所述的气候
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陆面
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水文过程全耦合模拟方法，其特征在于，所述水量平衡边界条件包括所述裸土蒸发量和所述植被蒸腾量，所述裸土蒸发量和所述植被蒸腾量为所述陆面过程通过陆面能量收支和陆表通量计算得到，所述土壤湿度边界条件为所述土壤湿度，所述地表径流、地下径流由所述水文过程计算得到。5.如权利要求1所述的气候
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陆面
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水文过程全耦合模拟方法，其特征在于，所述产流方法包括计算地表产流量，具体计算方法如下：R＝G(t)P(t)式中，G(t)为所述地表径流随降水变化的增益系数，P(t)为降水量(mm)，R为地表产流量(mm)；式中，g1、g2是时变增益因子，W(t)为土壤湿度，即土壤含水量(mm)，Wm为土壤饱和含水量(mm)；利用菲利普下渗公式计算的平均下渗量为：式中，Fc是
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t时段稳渗量(mm)，Ks是土壤饱和状态的稳渗率(mm/d)，
△
t是计算的时段(d)，n1是模型指数参数，与土壤特性等下垫面条件有关；扣除下渗后的地表产流量为：
联立方程，根据水量平衡关系得到：6.如权利要求1所述的气候
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陆面
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水文过程全耦合模拟方法，其特征在于，所述步骤3包括：步骤3.1、确定所述气候过程和所述陆面过程的网格分辨率为3或者5的奇数倍数，所述水文过程根据实际需求设置更高的网格分辨率；步骤3.2、确定尺度转换因子为：式中，β为所述尺度转换因子，R
al
为所述气候过程和所述陆面过程的网格分辨率，R
hydro
为所述水文过程的网格分辨率；步骤3.3、根据所述尺度转换因子，将所述关键交...

【专利技术属性】
技术研发人员：宁理科，占车生，张学君，马苗苗，
申请(专利权)人：中国水利水电科学研究院，
类型：发明
国别省市：