陸氣相互作用

早期，關於陸氣相互作用的研究，主要集中在陸面過程的敏感性研究方面。下面從不同的角度對這方面的工作作簡單的總結。

地表反照率的變化是陸面異常最重要的特性之一，土壤水分、植被覆蓋、積雪覆蓋等陸面狀況的異常均能引起地表反照率的變化。反照率的變化通過影響地表能量平衡直接對大氣產生影響。

地表水循環是氣候系統的一個重要分量，土壤濕度是地表水循環的重要組成部分，土壤濕度的變化不僅會對地表水循環產生影響，而且會改變地表蒸發，直接影響地氣之間的水分交換和能量通量。

土壤的熱容量遠大於空氣,土壤的熱狀況及其變化將會對大氣的陸面下邊界起重要的作用。土壤温度的變化可以直接影響地氣之間的感熱通量及輻射通量，從而對氣候變化起到反饋作用。葉篤正等研究了青藏高原加熱對夏季東亞大氣環流影響；劉曉東等研究了青藏高原地表熱狀況的異常對夏季大氣環流影響。 ^[2] 

20世紀80年代以來,陸氣相互作用的研究引起了科學界的廣泛關注。為了深入認識陸氣相互作用,改善對陸面過程的描述及其參數化方案,在WCRP和IGBP的協調和組織下,大量國際研究計劃相繼開展。這些觀測計劃很大程度上反映了陸氣相互作用研究的發展趨勢。

針對不同的氣候區域,以上的陸面觀測研究計劃分別對陸表水文、能量平衡、地表及土壤水熱傳輸、地氣通量交換、生態系統、雲和輻射、邊界層等項目進行了觀測,為陸面模式的發展和陸面過程的參數化方案提供了必要的條件,推動了陸面過程數值模擬研究的發展。另外,從20世紀80年代初至今,陸面觀測研究所關注的氣候區域發生了明顯的變化:早期的觀測主要集中於熱帶地區,目的是為了研究熱帶雨林所代表的稠密植被下墊面—大氣之間的相互作用;其後,觀測的氣候區域逐漸擴展到了乾旱—半乾旱區、中緯度草地、農耕地;而最近的陸面觀測則針對不同的氣候區域,在全球範圍內全面研究與陸面有關的各種過程,季風區以及中高緯寒區的陸—氣相互作用、生態系統—氣候相互作用的研究佔據了重要的位置,而有關乾旱—半乾旱區、積雪、苔原凍土等特性下墊面的研究也逐漸受到了重視。 ^[3] 

從陸氣相互作用的研究和陸面模式的發展來看,近年來,陸面過程的研究確實取得了很大的進展。然而,儘管各種複雜的陸面模式相繼發展,在一定程度上改善了氣候模式對陸面過程的模擬能力,但在陸面模式的研究中仍存在大量有待深入研究的問題。 PILPS通過對20餘個具有代表性的LSM的比較,發現眾多的LSM在相同的大氣強迫下,對陸面水循環和地氣通量的模擬存在顯著的差別,一方面説明了LSM中的參數化方案仍很不成熟,另一方面也説明了陸面過程的複雜性較高。

因此,在未來幾年裏,陸氣相互作用及陸面模式研究將主要集中在以下幾個方面: 1)利用衞星、遙感等多種手段,發展新的資料獲取方法,為陸面的模式發展提供更準確、完善的陸面特徵參數和陸面資料;2)改善和發展有效的陸面非均勻的參數化方案,以及複雜陸面狀況下的邊界層理論;3)描述次網格地形及其對湍流通量輸送等過程的影響;4)改善地表水循環的參數化方案,合理考慮和描述地下水對陸面過程的影響;5)加強陸面模式對生物碳循環過程、生物通量的描述(CO2等氣體通量)及生物反饋機制的模擬研究;6)深入研究特殊下墊面的陸氣相互作用研究(諸如積雪、苔原凍土、乾旱和半乾旱區等),改善陸面模式對不同下墊面陸面過程的模擬能力;7)陸面模式及各種參數化方案的全面比較,發展有效的綜合陸面方案。 ^[4]