理解土壤湿度的关键可能在于简化

一个仅考虑降水和地表净辐射的简化模型似乎可以解决长期存在的问题。

来源:Eos杂志
This is an authorized translation of an Eos article. 本文是Eos文章的授权翻译。土壤湿度是温度和湿度的关键调节器,易受气候变化的显着影响。尽管土壤湿度至关重要,但其建模工作涉及数十个约束不充分的参数,而且不同的模型对土壤湿度水平在全球变暖背景下的变化往往存在分歧。 Gallagher 和 McColl 采取了一种“极其简化”的方法,仅根据降水量和地表净辐射来模拟土壤湿度。该模型在使用欧洲中期天气预报中心第五代大气再分析数据(ERA5) 和第六次耦合模式比较计划(CMIP6) 气候数据集进行测试时,效果良好。研究人员表示,这令人惊讶,因为这个简单的模型排除了近期许多文献关注的测量数据:水汽压差(空气能够容纳的水分量与实际容纳的水分量之间的差值)和大气二氧化碳 (CO2) 水平。预计这两者都将随着温室气体排放的增加而上升。研究人员认为,他们的模型之所以仍然有效,是因为水汽压差无法准确衡量大气对水的需求;而模型中包含的地表净辐射才是更佳的衡量指标。关于二氧化碳,研究人员表示,之前的一些研究高估了这种气体的作用。这个简单的模型为两个关于土壤湿度的基本问题提供了可能的答案:(1)为什么土壤湿度呈W型纵向剖面,赤道和两极的湿度高,两极之间的湿度低;(2)为什么土壤湿度在某些地区随温度升高而增加,而在另一些地区则降低? W型分布可能是降水率和辐射强度共同作用的结果。赤道附近的高降水量在模型中占主导地位,并导致高土壤湿度。中纬度地区和两极地区的降水量都处于中等水平。但中纬度地区比两极地区接收到更强烈的辐射,导致中纬度地区的土壤相对干燥。至于第二个问题,研究人员认为,气候变暖可能对土壤湿度有不同的影响,因为气候变暖既可能伴随降水增加(导致土壤湿度升高),也可能伴随地表净辐射增加(导致土壤湿度降低)。这两个变量在不同地区会以不同的程度相互抵消,这意味着气候变暖有时会提高土壤湿度,有时则会降低土壤湿度。 (Geophysical Research Letters, https://doi.org/10.1029/2025GL115044, 2025)—科学撰稿人Saima May Sidik (@saimamay.bsky.social)This translation was made by Wiley. 本文翻译由Wiley提供。 Read this article on WeChat. 在微信上阅读本文。 Text © 2025. AGU. CC BY-NC-ND 3.0Except where otherwise noted, images are subject to copyright. Any reuse without express permission from the copyright owner is prohibited.Related

This is an authorized translation of an Eos article. 本文是Eos文章的授权翻译。

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土壤湿度是温度和湿度的关键调节器,易受气候变化的显着影响。尽管土壤湿度至关重要,但其建模工作涉及数十个约束不充分的参数,而且不同的模型对土壤湿度水平在全球变暖背景下的变化往往存在分歧。

Gallagher 和 McColl 采取了一种“极其简化”的方法,仅根据降水量和地表净辐射来模拟土壤湿度。该模型在使用欧洲中期天气预报中心第五代大气再分析数据(ERA5) 和第六次耦合模式比较计划(CMIP6) 气候数据集进行测试时,效果良好。

Gallagher 和 McColl

研究人员表示,这令人惊讶,因为这个简单的模型排除了近期许多文献关注的测量数据:水汽压差(空气能够容纳的水分量与实际容纳的水分量之间的差值)和大气二氧化碳 (CO2) 水平。预计这两者都将随着温室气体排放的增加而上升。

水汽压差

研究人员认为,他们的模型之所以仍然有效,是因为水汽压差无法准确衡量大气对水的需求;而模型中包含的地表净辐射才是更佳的衡量指标。关于二氧化碳,研究人员表示,之前的一些研究高估了这种气体的作用。

这个简单的模型为两个关于土壤湿度的基本问题提供了可能的答案:(1)为什么土壤湿度呈W型纵向剖面,赤道和两极的湿度高,两极之间的湿度低;(2)为什么土壤湿度在某些地区随温度升高而增加,而在另一些地区则降低?

W型分布可能是降水率和辐射强度共同作用的结果。赤道附近的高降水量在模型中占主导地位,并导致高土壤湿度。中纬度地区和两极地区的降水量都处于中等水平。但中纬度地区比两极地区接收到更强烈的辐射,导致中纬度地区的土壤相对干燥。

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