陆面和低层大气间的能量和水分交换强烈地影响着区域气候变化。地表交换系数(Ch)是表征陆气耦合强度的重要参量之一，其参数化方案通过影响陆气间水热交换过程在陆气相互作用过程模拟中起着关键性作用，进而对天气和气候演变的预测准确性产生影响。然而，数值模式中陆气相互作用的表征仍然存在很大的不确定性，其中陆气耦合强度在很大程度上被高估，Ch的确定是主要问题之一。
为此，中国科学院大气物理研究所东亚区域气候-环境重点实验室马柱国研究员团队的张霞博士（现为挪威科技大学博士后）攻读博士期间在陈亮副研究员和马柱国研究员的指导下，将随植被冠层高度变化的地表交换方案引入WRF/Noah-MP模式并在中国区域进行了系统评估。首先，使用离线Noah-MP陆面模式通过单点和区域模拟系统地检验了新方案对中国地区地表通量模拟的改进效果；接着，新方案被应用于耦合WRF-NoahMP模式，分别进行了13km分辨率的气候模拟和3km对流解析模拟，系统研究了地表交换参数化方案对中国地区大气降水的影响，并就强降水事件进行了个例模拟分析。其中，离线模式模拟结果和耦合气候模式模拟结果分别发表在International Journal of Climatology和Climate Dynamics。
基于我们以往给出的模拟结果来看，新方案在离线陆面模式和大气耦合模式中均能呈现出较好的模拟性能。因此，在近年来强降水事件频繁发生造成严重生态和社会经济影响的背景下，我们把新方案引入了高分辨率对流解析模式。通过对北京、宁夏和江西3个强降水个例进行3km对流解析模拟发现，陆气交换强度显著地改变了降水强度以及降水的起始和峰值时间，但对降水落区影响不大。对于发生在湿润和半湿润区的2012年北京7月21日和2010年江西6月19日的两个强降水事件，强交换方案模拟的降水与观测值具有更好的一致性，而对于发生在干旱和半干旱区的2012年宁夏7月30日强降水事件，弱交换方案模拟值与观测值更接近（图1）。总的来说，考虑了陆面状况后，新方案模拟值与观测值具有较好的一致性，尤其是降水过程中最大降雨量的强度和位置。
上述研究结果于近期发表在了Journal of Geophysical Research: Atmosphere。以上论文得到了“美丽中国”生态文明建设科技工程中国科学院战略性先导科技专项(A)（XDA23040501）、国家自然科学基金（41875116，42130613，42175178）、挪威研究理事会（294534）、北京自然科学基金（8144055）、江苏省气候变化协同创新中心和国家重大科技基础设施项目“地球系统数值模拟装置”（EarthLab）项目的资助。
图1 2012年7月21日北京强降水事件中新方案Czil-h (NEWCZIL)、Czil=0.01 (CZIL0.01)、 Czil=0.1 (CZIL0.1)和Czil = 0.8 (CZIL0.8)方案模拟的整个降水期间(2012年7月21日08:00-7月22日08:00 LST)最内层嵌套区域平均的逐小时降水量的(a)ETS评分(降水阈值> 0.1 mm h-1)，(b)偏差
参考文献：
Zhang, X., Chen, L.*, Ma, Z., Zheng, Z., Meng. Y., 2022. Sensitivity of Heavy Convective Precipitation Simulations to Changes in Land-atmosphere Exchange Processes over China. J. Geophys. Res. Atmos. https://doi.org/10.1029/2022JD037125
Zhang, X., Chen, L.*, Ma, Z., Duan, J., Dai, D., Zhang, H., 2022. Effects of the surface coupling strength in the WRF/Noah-MP model on regional climate simulations over China. Clim. Dyn. https://doi.org/10.1007/s00382-021-06129-5
Zhang, X., Chen, L.*, Ma, Z., Gao, Y., 2021. Assessment of surface exchange coefficients in the Noah-MP land surface model for different land-cover types in China. Int. J. Climatol. 41, 2638–2659. https://doi.org/https://doi.org/10.1002/joc.6981
