Seasonal Snow Simulation: Sensitivity to Initialization, Parameterization, and Forcing

Danny Risto

doi:10.1007/s41748-025-00728-6

Seasonal Snow Simulation: Sensitivity to Initialization, Parameterization, and Forcing

2025-07-29

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DOI：10.1007/s41748-025-00728-6

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积雪是地球气候系统的关键要素，影响着能量交换和水资源储存。本研究考察了季节性积雪模拟对初始条件、参数化和大气强迫的敏感性，以评估其对季节性模拟中积雪表现的影响。使用TERRA Standalone（TSA）陆面模型和ERA5再分析强迫数据，我们研究了初始雪水当量（SWE）、反照率（参数化）和降水（强迫）扰动对过去十个冬季欧亚大陆积雪动态的影响。在为期3个月的春季模拟中，积雪反照率+10%的扰动导致积雪覆盖面积中位数增加24%，这与年际变率高度吻合。类似地，在初冬模拟中，降水+10%的扰动导致总积雪质量中位数增加28%，超过年际变率的三倍。敏感性分析表明，季节性积雪模拟对降水扰动最为敏感，尤其是在消融季节，而初始条件的影响则贯穿整个冬季。结果表明，消融季节的积雪覆盖受反照率和降水扰动强烈影响，累积正向扰动的影响大于负向扰动。中晚期冬季初始条件能有效减少降水和反照率扰动导致的积雪偏差。此外，改进的反照率参数化可提高消融季节的积雪模拟精度。空间分析识别出积雪边缘区域对反照率和降水扰动尤为敏感。这些发现强调了准确降水强迫和积雪参数化对于确保季节性积雪模拟可靠性的重要性，这对气候预测和预估至关重要。图形摘要提供了研究设置和结果生成的视觉概要，为读者高效把握研究核心提供了途径。第一部分突出输入数据，其中ERA5再分析强迫和初始条件用于TERRA Standalone（TSA）陆面模型，模拟欧亚大陆10个冬季的积雪动态（含扰动）。第二部分展示了模拟时间线，显示实验如何在不同起始月份（10月至5月）进行。最后一部分呈现扰动因素的敏感性分析：初始条件（SWE）、参数化（反照率）和大气强迫（降水）。图中展示了扰动效应，如降水和反照率变化如何影响冬季和春季的积雪质量和覆盖面积。地图也突出了积雪边缘区域对这些因素的敏感性增加。该图形摘要强调了研究对理解积雪模拟敏感性的贡献，以及季节性模拟中准确初始条件、参数化和强迫的重要性。

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