土壤水在地球系统中起着十分重要的作用，它连接水循环、能量循环和碳循环，对天气和气候演变有重要影响。由气象数据驱动陆面模式进行数值模拟是估计时空连续土壤湿度的理想方法，其中代表性的产品是全球及区域再分析资料。我国也于今年发布了第一套全球再分析产品，是大气科学发展的重要里程碑。在土壤湿度再分析资料被广泛使用的背景下，由于缺乏观测数据，不同陆面模式和气象驱动对土壤湿度模拟的影响尚未在较大范围内得到验证。
本研究发现，在现代再分析技术飞速发展的情况下，更为先进的陆面模式仍可进一步提高土壤湿度模拟的准确性。利用欧洲和美国再分析气象数据和中国气象局陆面数据同化系统的气象数据驱动袁星教授团队自主研发的陆面模式CSSPv2，与土壤湿度再分析资料进行对比，并在中国区域2090个土壤湿度观测站点进行验证。结果表明，中国的气象驱动优于欧洲和美国再分析驱动数据，CSSPv2陆面模式优于再分析资料相应的陆面模式，且主要贡献来自于先进的陆面模式。气象强迫对表层土壤湿度模拟的影响更为显著，而陆面模式对中层和深层土壤湿度模拟的影响更为关键，特别是在包含冻融过程的寒冷季节。
该研究发表于一区期刊《Journal of Hydrology》，第一作者为研究生曾俊涵，通讯作者为其导师袁星教授。
图1. 土壤湿度数值模拟产品在不同土壤深度的相关系数(CC)和无偏均方根误差(unRMSE)分布的概率密度曲线。竖线表示对应种类曲线的平均值。
论文信息：
Zeng, J., X. Yuan*, P. Ji, and C. Shi, 2021: Effects of meteorological forcings and land surface model on soil moisture simulation over China. Journal of Hydrology, 603, 126978.https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2021.126978