积雪反照率是陆面过程模式中非常重要的参数，在地表能量平衡和水循环过程中起重要作用，直接决定了地表对太阳辐射的吸收以及地表水热通量的再分配过程。但是，当前广泛使用的Noah陆面过程模式对积雪反照率的考虑不充分，尤其在模拟青藏高原降雪和融雪过程时有明显缺陷，主要表现在Noah高估了积雪反照率，导致青藏高原显著冷偏差、低融雪速率以及融雪时间滞后等模拟结果。科研人员运用MODIS反照率产品，加入“雪深”反照率的影响因子，改进Noah积雪反照率参数化方案，并成功应用于青藏高原的区域强降雪过程。然而，诸如基于遥感反照率和雪深改进的积雪反照率参数化方案在提高青藏高原降雪和融雪模拟性能中是否具有普适性？改进的积雪反照率方案在青藏高原降雪和融雪过程中的应用前景如何等类似问题，尚未有确切答案。
　　为了解决以上问题，中科院青藏高原研究所地气作用与气候效应团队利用天气与气候模式（WRF）耦合Noah陆面过程模式，对近两年在青藏高原出现的中到大雪、大到暴雪及8次特大暴雪过程进行高分辨率（5km嵌套1km）的数值模拟试验，对每一次降雪过程进行积雪反照率参数化方案的敏感性试验，并通过青藏高原野外台站地气相互作用观测资料评估改进的积雪反照率参数化方案的模拟性能。
　　研究人员发现，相较于Noah默认的积雪反照率方案，无论是1km还是5km分辨率的模拟，改进的积雪反照率方案均显著提高了WRF模拟青藏高原降雪过程中地气相互作用的能力，很大程度上缓解了模式冷偏差、反照率高估以及地表感热通量低估，有助于更准确模拟降雪和融雪过程演变。模式采用改进的反照率方案和1km分辨率，对地气相互作用模拟性能的改进效果明显优于采用5km分辨率模拟结果，且模拟的气温、反照率、感热通量和雪深的均方根误差（RMSE）相对分别降低了27%、32%、13%和21%，模拟与站点观测的相关性也显著提高。研究进一步表明，基于MODIS遥感反照率产品和雪深资料改进的积雪反照率参数化方案，在提高WRF耦合Noah模拟青藏高原降雪和融雪能力方面具有普适性，在模拟青藏高原强降雪过程中具有不错的应用前景，也为改进陆面过程模式的积雪反照率参数化方案提供新视角。
　　该研究成果近日以“Improved parameterization of snow albedo in Noah coupled with Weather Research and Forecasting: applicability to snow estimates for the Tibetan Plateau”为题，在《Hydrology and Earth System Sciences》上发表，我所博士后刘莲为第一作者、马耀明研究员为通讯作者。该研究获得中国科学院战略性科技先导专项（XDA20060101）、第二次青藏高原综合科学考察研究专项（2019QZKK0103）和国家自然科学基金项目（91837208、91637312、41830650、91737205）等联合资助。
　　全文链接：https://hess.copernicus.org/articles/25/4967/2021/


图1 站点观测和WRF模拟的气温，其中def_scheme和new_scheme分别表示Noah默认和改进的积雪反照率参数化方案

图2 站点观测和WRF模拟的反照率

图3 站点观测和WRF模拟的地表感热（SH）和潜热（LH）通量