遥感资料在WRF-Chem沙尘模拟中的应用

沙尘暴的起沙过程是沙尘循环中的重要部分,起沙过程模拟的准确性对于输送和沉降过程的准确模拟十分重要。WRF-Chem (Weather Research and Forecasting with Chemistry)是目前应用最广泛的沙尘暴模拟模式之一,但目前WRF-Chem对于起沙量的模拟具有很大的不确定性,受下垫面和土壤湿度的影响较大。WRF-Chem模式中的下垫面数据比较老旧,且驱动WRF-Chem模式的资料中土壤湿度是偏高的。土地覆被和土壤水分等遥感产品的日趋成熟,为WRF-Chem模拟沙尘暴提供了新的选择和契机,因此,将AMSR2 (the Advanced Microwave Scanning Radiometer 2) 土壤湿度和MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) 土地利用遥感产品及实地调查资料替换WRF-Chem下垫面,利用WRF-Chem模拟了2018年3月26日至28日发生在我国华北地区的一场沙尘过程,用于探究下垫面参数对WRF-Chem模式模拟沙尘暴的精度产生的影响。共开展了4组实验,包括1组控制实验和3组对照实验,3组对照实验分别是在控制试验基础上仅替换土壤水分初始场、仅替换土地覆被和土壤质地以及同时替换土地覆被、土壤质地及土壤水分初始场。在加入遥感数据之后,3组对照实验的模拟精度比控制实验均有所提高,其中同时替换土壤水分初始场、土地覆被和土壤质地对模式模拟结果改善最大。改善后PM10模拟的相关系数提高了0.30,平均偏差减少了31.18 μg/m³,均方根误差减少了21.70 μg/m³;AOD (Aerosol Optical Depth) 的相关系数提高了0.14,平均偏差减少了0.29,均方根误差减少了0.18,仅替换土壤水分初始场效果次之,仅替换土地覆被和土壤质地对于模拟结果改善不大。以上结果表明：加入遥感资料可以有效提高WRF-Chem对沙尘过程的模拟精度。