考虑冻融界面变化的土壤水热耦合模型  

作　　者：王爱文[1,2,3] 谢正辉[1] XiaoBing FENG 田向军[1] 秦佩华[1] 

机构地区：[1]中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室 [2]北京信息科技大学理学院 [3]中国科学院大学地球科学学院 [4]Department of Mathematics, University of Tennessee, Knoxville TN 37996, USA

出　　处：《中国科学：地球科学》2014年第7期1572-1587,共16页Scientia Sinica(Terrae)

基　　金：国家自然科学基金项目(批准号:91125016);国家重点基础研究发展计划项目(编号:2010CB951001;2010CB428403)资助

摘　　要：土壤的冻结和融化是土壤内部的重要物理过程,其冻融界面位置的移动影响土壤水热特性以及陆面和大气之间的水分能量交换,从而对陆面水热过程产生重要影响.本研究将土壤冻结和融化问题归结为考虑水热耦合的多运动边界问题,利用局部自适应变网格法进行数值离散,发展了考虑冻结和融化界面位置的移动对水热过程影响的土壤水热耦合模型.该模型基于陆面模式分层结构的敏感性试验表明:它能同时连续地追踪多个冻融界面,克服了等温线法在同一土壤层不能同时模拟多个冻融界面的困难,比高分辨率情形下的计算效率提高数倍且计算稳定.利用站点观测对土壤冻融界面的位置、土壤温度和未冻水含量所进行的模拟验证,进一步表明了该模型的合理性以及应用于陆面过程模式的模拟潜力.

关 键 词：冻融界面 水热耦合模型 运动边界问题 

分 类 号：P642.14[天文地球—工程地质学]