地气间能量收支是气候系统的主要驱动力，对气候变化有着重要影响。在全球变暖背景下，青藏高原多年冻土发生了不同程度的退化，导致地表能量收支及陆气间能水交换发生了变化，这将对生态环境及气候系统产生重要影响。相比于站点观测和再分析数据，陆面模式提供了一种更为便捷有效的方式来研究青藏高原陆面过程。CLM模式是目前应用最为广泛的陆面模式之一，CLM5.0作为CLM的最新版本，其模拟性能相比于之前版本已有较大提高。然而由于青藏高原多年冻土区涡动观测数据稀缺，有关CLM5.0在该区域地表能量收支的模拟性能还鲜有研究，针对多年冻土区地表能水交换参数化方案的改进还需进一步探索。

我站马俊杰博士生结合青藏高原多年冻土区4个观测站点数据（图1），评估了CLM5.0模式在青藏高原多年冻土区地表能量收支及土壤水热的模拟性能，并设计了6组试验（表1），综合对比了不同热力学粗糙度参数化方案和土壤阻抗方案的模拟效果。研究结果显示，CLM5.0模型能够较好地模拟土壤温度的季节变化特征，且浅层土壤模拟结果优于深层。模型能够捕获土壤水分的变化，但是模拟效果不如土壤温度，且存在一定程度的高估。相比之下，地表能量收支过程更为复杂。因此，地表能量通量的模拟效果最差，感热通量存在明显的高估，潜热通量则有着明显的低估。组合了土壤属性修改、热力学粗糙度和土壤阻抗参数化方案后，显著提高了CLM5.0模型地表能量通量的模拟结果。改进后的模型有效改善了感热通量的高估（图2）及潜热通量的低估（图3），与实测值更为接近。同时，最优的组合方案也在土壤温度和土壤水分的模拟展现了优势，显著提升了土壤温度的模拟效果，对唐古拉站点四层土壤温度RMSE分别从1.95 °C, 2.07 °C, 2.02 °C, 和 2.95 °C提高到了 1.34 °C, 1.35 °C, 1.35 °C, 和 2.29 °C；也提高了表层土壤水分的模拟性能，西大滩站点表层土壤水分RMSE从0.136 m3 m-3 提高到0.049 m3 m-3。

该成果以“Evaluation of CLM5.0 for simulating surface energy budget and soil hydrothermal regime in permafrost regions of the Qinghai-Tibet Plateau”为题发表在地学一区TOP期刊Agricultural and Forest Meteorology。我站马俊杰博士生为论文第一作者，李韧研究员为论文通讯作者。该研究获国家自然科学基金(42071093, 41671070)、国家重点研发计划(2020YFA0608502)、甘肃省自然科学基金（22JR5RA054、22JR5RA061）和冰冻圈科学国家重点实验室开放基金(SKLCSZZ-2022)等联合资助。

文章链接https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2023.109380

图1 观测站点分布图

表1 不同试验参数化方案组合

图2 CLM5.0不同试验所模拟感热通量与实测值日变化对比（a）TGL, (b)XDT

图3 CLM5.0不同试验所模拟潜热通量与实测值日变化对比（a）TGL, (b)XDT

图文：马俊杰  审核：李韧