Land Surface — Atmosphere Interactions for Climate Modeling: Observations, Models and Analysis

به خوبی شناخته شده است که فعل و انفعالات بین سطوح خشکی و جو، و تبادلات حاصل از آن در آب و انرژی تأثیر زیادی بر آب و هوا دارد. نمایش ناکافی فعل و انفعالات زمین و جو یک ضعف بزرگ در مدل‌های آب و هوایی فعلی است و انگیزه آزمایش‌های HAPEX و ISLSCP و همچنین آزمایش جهانی انرژی و آب (GEWEX) و سیستم مشاهده زمین (EOS) را فراهم می‌کند. . بازنمایی ناکافی نشان دهنده این است که روابط فیزیکی شناخته شده، که به خوبی در مقیاس های کوچک توصیف شده اند، وقتی در مقیاس های مورد استفاده در مدل های آب و هوایی نشان داده شوند، منجر به روابط متفاوتی می شوند. درک این انتقال در روابط ریاضی با مقیاس های فضا-زمان افزایش یافته بسیار دشوار به نظر می رسد و به رویکردهای متفاوتی منجر شده است. در یک افراط، مدل معروف \"سطل\" که در آن سطح زمین یک انبار ساده یک لایه بدون پوشش گیاهی است. حالت افراطی دیگر ممکن است مدل بیوسفر ساده فروشنده (Sib) باشد که در آن یک برگ بزرگ شبکه مدل آب و هوا را می پوشاند. با توجه به ماهیت ناهمگون شکل‌های زمین، خاک‌ها و پوشش گیاهی در یک شبکه مدل آب و هوایی، توسعه پارامترهای جدید سطح زمین و تأیید آنها از طریق آزمایش‌های مقیاس بزرگ به عنوان یک منطقه چالش برانگیز از تحقیقات برای جوامع هیدرولوژی و هواشناسی تلقی می‌شود. این کتاب از کارگاهی که در دانشگاه پرینستون برگزار شد برای بررسی وضعیت پارامترهای سطح زمین در مدل‌های آب و هوایی و اینکه چگونه می‌توان از داده‌های مشاهده‌ای برای ارزیابی این پارامترها و بهبود مدل‌ها استفاده کرد، شکل گرفت.

It is well known that the interactions between land surfaces and the atmosphere, and the resulting exchanges in water and energy have a tremendous affect on climate. The inadequate representation of land-atmosphere interactions is a major weakness in current climate models, and is providing the motivation for the HAPEX and ISLSCP experiments as well as the proposed Global Energy and Water Experiment (GEWEX) and the Earth Observing System (EOS) mission. The inadequate representation reflects the recognition that the well-known phys­ ical relationships, which are well described at small scales, result in different relationships when represented at the scales used in climate models. Understanding this transition in the mathematical relationships with increased space-time scales appears to be very difficult, and has led to different approaches; at one extreme, the famous "bucket" model where the land-surface is a simple one layer storage without vegetation; the other extreme may be Seller's Simple Biosphere Model (Sib) where one big leaf covers the climate model grid. Given the heterogeneous nature of landforms, soils and vegetation within a climate model grid, the development of new land surface parameterizations, and their verification through large scale experiments is perceived to be a challenging area of research for the hydrology and meteorology communities. This book evolved from a workshop held at Princeton University to explore the status of land surface parameterizations within climate models, and how observa­ tional data can be used to assess these parameterizations and improve models.