The interactions between soil-biosphere-atmosphere (ISBA) land surface model multi-energy balance (MEB) option in SURFEXv8 - Part 2 : introduction of a litter formulation and model evaluation for local-scale forest sites

Autor: Bertrand Decharme, Adrien Napoly, Lionel Jarlan, Roland Séférian, Dominique Carrer, Stefan Gollvik, Eric Martin, Aaron Boone, Patrick Samuelsson
Přispěvatelé: Centre national de recherches météorologiques (CNRM), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Météo France-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Swedish Meteorological and Hydrological Institute (SMHI), Risques, Ecosystèmes, Vulnérabilité, Environnement, Résilience (RECOVER), Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA), Centre d'études spatiales de la biosphère (CESBIO), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Groupe d'étude de l'atmosphère météorologique (CNRM-GAME), Groupe de Météorologie de Grande Échelle et Climat (GMGEC), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Météo France-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Météo France-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Météo France-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2017
Předmět:
Zdroj: Geoscientific Model Development
Geoscientific Model Development, European Geosciences Union, 2017, 10 (4), pp.1621-1644. ⟨10.5194/gmd-10-1621-2017⟩
Geoscientific Model Development, 2017, 10 (4), pp.1621-1644. ⟨10.5194/gmd-10-1621-2017⟩
Geoscientific Model Development Discussions
Geoscientific Model Development Discussions, Copernicus Publ, 2017, 10 (4), pp.1621-1644. ⟨10.5194/gmd-10-1621-2017⟩
Geoscientific Model Development, Vol 10, Iss 4, Pp 1621-1644 (2017)
ISSN: 1991-959X
1991-9603
1991-962X
DOI: 10.5194/gmd-10-1621-2017⟩
Popis: [Departement_IRSTEA]Eaux [TR1_IRSTEA]ARCEAU [Departement_IRSTEA]Eaux [TR1_IRSTEA]ARCEAU; International audience; Land surface models (LSMs) need to balance a complicated trade-off between computational cost and complexity in order to adequately represent the exchanges of energy, water and matter with the atmosphere and the ocean. Some current generation LSMs use a simplified or composite canopy approach that generates recurrent errors in simulated soil temperature and turbulent fluxes. In response to these issues, a new version of the interactions between soil-biosphere-atmosphere (ISBA) land surface model has recently been developed that explicitly solves the transfer of energy and water from the upper canopy and the forest floor, which is characterized as a litter layer. The multi-energy balance (MEB) version of ISBA is first evaluated for three well-instrumented contrasting local-scale sites, and sensitivity tests are performed to explore the behavior of new model parameters. Second, ISBA-MEB is benchmarked against observations from 42 forested sites from the global micro-meteorological network (FLUXNET) for multiple annual cycles.It is shown that ISBA-MEB outperforms the composite version of ISBA in improving the representation of soil temperature, ground, sensible and, to a lesser extent, latent heat fluxes. Both versions of ISBA give comparable results in terms of simulated latent heat flux because of the similar formulations of the water uptake and the stomatal resistance. However, MEB produces a better agreement with the observations of sensible heat flux than the previous version of ISBA for 87.5 % of the simulated years across the 42 forested FLUXNET sites. Most of this improvement arises owing to the improved simulation of the ground conduction flux, which is greatly improved using MEB, especially owing to the forest litter parameterization. It is also shown that certain processes are also modelled more realistically (such as the partitioning of evapotranspiration into transpiration and ground evaporation), even if certain statistical performances are neutral. The analyses demonstrate that the shading effect of the vegetation, the explicit treatment of turbulent transfer for the canopy and ground, and the insulating thermal and hydrological effects of the forest floor litter turn out to be essential for simulating the exchange of energy, water and matter across a large range of forest types and climates.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: