陆面和大气之间的热量、动量和物质交换是影响大气热力和动力过程的关键因素，在地球系统能量和水分循环中扮演重要作用。由于陆面过程的复杂性和大气特性的三维非均匀性，陆气交换过程异常复杂，给气候模式带来巨大挑战。目前全球气候模式受限于其粗网格间距（~100公里），只考虑大尺度（网格平均）的陆气交换，忽略了更小尺度（次网格尺度）的交换过程，给气候模拟带来误差。为此，中科院大气所ICCES林光星研究员和美国太平洋西北国家实验室、劳伦斯-利弗摩尔国家实验室、科罗拉多州立大学的科学家们合作，基于多尺度气候模式E3SM-MMF建立了一个描述次网格陆气耦合的显式方案，显式模拟次网格尺度上的陆气交换过程，并评估了其对气候模拟的改进效果。该研究结果发表于（Journal of Advances in Modeling Earth Systems）JAMES杂志。

　　在E3SM-MMF中，每个大气环流模式格点柱里嵌入云解析模式CRM来模拟大气过程，但与陆面模式仍然只交换大气环流模式格点上的平均通量。为了考虑次网格尺度上的陆气交换过程，该研究对每个CRM格点柱引入相对应的陆表网格，直接在CRM格点尺度上进行陆气交换，构建了一个显式考虑次网格陆气交换的新模式（见图1）。相比于原来的E3SM-MMF，该新模式减少了地表感热通量，但增加了地表潜热通量，也增加了印度半岛、非洲中部、亚马逊等地区的降水量，因此降低了气候模式中长期存在的干偏差。研究还进一步分析了降水量增加的原因，发现考虑次网格陆气交换不但会改变大气环流，也能提升大气低层水汽含量，进而增强大尺度水汽辐合。

图1 次网格陆气耦合模拟的简单示意图。左图是E3SM-MMF的原来设置，虽然大气模式利用云解析模式CRM模拟大气次网格过程，但还是在大气环流粗网格（-100公里）上进行陆气动量、热量和水汽交换。右图是新建的次网格陆气交换显式方案，在云解析模式格点（-1公里）上进行陆气交换。

　　论文信息：Lin, G., Leung, L. R., Lee, J., Harrop, B. E., Baker, I. T., Branson, M. D., et al. (2023). Modeling land-atmosphere coupling at cloud-resolving scale within the multiple atmosphere multiple land (MAML) framework in SP-E3SM. Journal of Advances in Modeling Earth Systems, 15, e2022MS003101. https://doi.org/10.1029/2022MS003101