陆—气相互作用是地球系统中一个关键过程,涉及陆地与大气之间的物质和能量交换。这种相互作用对理解气候环境对生态系统的影响至关重要,同时也对数值预报能力和地球系统模式的发展具有显著意义。现有研究多集中于界面水平的观测,尚未充分考虑陆面生理生态与大气边界层变化的综合影响。基于此,中国气象科学研究院周广胜研究员等综述了陆—气相互作用在观测、机制和模型方面的最新进展,从全面认识陆—气相互作用与陆面过程模式发展出发,指出未来需进一步强化陆面生理生态与大气边界层变化对陆—气相互作用的影响研究以及陆面过程模式的业务应用研究,并提出了拟关注的重点任务。
自20世纪60年代末涡度相关技术出现以来,陆—气相互作用观测研究已在全球多个气候区或生态系统类型中开展。陆—气相互作用主要在大气边界层发生,影响大气边界层的动态和增长。现有观测研究主要集中在陆地生态系统对大气的响应,以及陆—气通量交换变化对大气对流活动的影响,但尚未涉及大气圈更深层次的变化。
陆—气相互作用机制的研究主要关注陆地生态系统类型、土壤湿度和地表加热等因素。不同类型的陆地生态系统对陆—气交换有显著影响,土壤湿度和地表加热通过改变大气加热,影响极端天气气候事件的发生。然而,陆—气相互作用的具体机制仍存在不确定性。
陆面过程模式自20世纪50年代以来已取得显著进展,从简单的水量平衡模式发展到包含植被生物物理过程和光合生化过程的复杂模型。这些模式已实现与数值模式或地球系统模式的耦合,但仍需进一步改进以更准确地模拟陆—气之间的水分、能量和碳交换通量。
文章提出了未来陆—气相互作用研究的三个重点任务:跨界面立体观测、多源数据应用以及陆面过程模式的发展与业务应用。强调了需要强化陆面生理生态与大气边界层变化对陆—气相互作用影响的研究,以及陆面过程模式在业务应用中的进一步发展。
陆—气相互作用研究对于深入理解天气气候系统的形成和发展、提高预测准确性具有重要意义。未来的研究需要在观测技术和理论模型方面取得新的突破,以更全面地认识陆—气相互作用过程。
《地球科学进展》是由中国科学院西北生态环境资源研究院和国家自然科学基金委员会地球科学部联合主办的综合性、学术性刊物,主编傅伯杰院士。期刊多年被国家科技部评为中国精品科技期刊,2023年入选中国地学领域高质量科技分级目录T1区,被《中文核心期刊要目总览》《中国科学引文数据库核心版》(CSCD)、Scopus、GEOBASE、EBSCO、美国化学文摘(CA)等国内外重要数据库收录。发文领域涉及:地质科学、大气科学、海洋科学、地理科学、环境科学、地球化学、地球物理学和空间科学等。
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