近日，复旦大学大气科学研究院高艳红教授团队在大气科学界权威期刊 《Journal of Geophysical Research: Atmospheres》上发表最新研究成果。该研究首次在主流陆面模式 Noah-MP 中，成功引入了土壤盐度对水热通量的影响机制，系统性解决了沿海盐渍化湿地蒸散发模拟长期严重偏高的问题。这一物理过程的完善，为提升地球系统模式在滨海这类复杂下垫面的模拟精度，提供了坚实的理论基础与方案支撑。

被忽视的关键变量：滨海湿地不仅是“湿”，更是“咸”

滨海湿地是陆海相互作用的生态枢纽，其水热交换对区域气候与水循环至关重要。然而，现有主流陆面模式在此类区域的模拟常面临巨大挑战。研究团队指出，传统模型通常将湿地简化为“淡水环境”，默认土壤水分可自由蒸发或被植物利用。但在上海崇明东滩等典型滨海湿地，土壤常年处于重度盐渍化状态（平均电导率达12.24 mS/cm）。在这类环境中，盐度是控制水热平衡的“隐形阀门”。它主要通过两种机制强力抑制蒸散发：首先是物理阻隔，即土壤水分蒸发后，盐分在表层结晶形成致密“盐结皮”，直接阻碍水分向大气扩散；其次是生理胁迫，指高盐环境产生高渗透压，导致植物根系吸水困难，引发“生理性干旱”，迫使植物关闭气孔，大幅降低蒸腾作用。忽略上述机制，会导致传统模型在模拟滨海湿地时，潜热通量与蒸散发被系统性、显著地高估。

机制创新：让模型读懂“盐度”的双重胁迫

针对这一核心科学缺口，研究团队基于上海东滩湿地长期的涡度相关观测数据，在 Noah-MP 模式中开发并对比了两套创新的盐度参数化方案：针对土壤蒸发，引入了盐度蒸发阻力项，定量描述了盐结皮随盐度增加对水分扩散的物理阻挡效应；针对植被蒸腾，对比了经验性气孔阻力修正方案（MD1）与基于过程的根区有效水限制方案（MD2）。验证表明，后者（即通过盐度降低土壤有效水容量的方案）物理机制更为合理，它能准确模拟盐度如何像干旱一样降低土壤水势，从而限制根系吸水。

精度飞跃：模拟误差大幅降低33%

经过在东滩湿地的严格站点验证，改进后的模式表现出显著的精度提升：引入盐度效应后，模式对潜热通量的高估减少了高达 90 W/m²，累积蒸散发的偏差减少了约130 mm，整体误差率降低了约33%，模拟结果与观测值高度吻合（图1）。此外，改进方案在植被稀疏的冷季（蒸发主导）与植被茂盛的暖季（蒸腾主导）均表现优异，准确捕捉了滨海湿地独特的能量分配特征（图2）。

科学意义与未来展望

本研究证实，在滨海地区，盐度是与土壤水分并列的一级控制变量，而非可忽略的次要因子。随着全球海平面上升与海水入侵加剧，沿海盐渍化范围预计将扩大。因此，此项研究不仅深化了对陆-气相互作用的理解，其提出的参数化方案更为下一代地球系统模式提供了关键模块，有助于更准确地预测气候变化背景下滨海湿地的生态演变、水资源动态及区域气候反馈，为海岸带适应与保护策略提供更可靠的科学工具。相关研究22026年2月发表于《Journal of Geophysical Research: Atmospheres》。复旦大学大气与海洋科学系硕士研究生张权誉为第一作者，高艳红教授为通讯作者。

图1  观测值与模拟值的潜热通量（LHF，左列）和感热通量（SHF，右列）时间序列对比。图(a)和(b)为MD1方案的模拟结果（红线），图(c)和(d)为MD2方案的模拟结果（红线）。所有子图中，黑点代表观测值，蓝线代表默认 Noah-MP模拟结果。垂直虚线标示由暖季（7—9月）向冷季（10—12月）的过渡节点。各图中标注了相关系数（CORR）和均方根误差（RMSE），文字颜色与对应模拟方案一致（蓝色为默认方案，红色为改进方案）。

图2  默认方案（default）与两种盐度方案（MD1、MD2）模拟得到的蒸散发（ET，mm/30min）、植被蒸腾（ETRAN，mm/30min）和土壤蒸发（EDIR，mm/30min）的日变化。自上而下：整个时段（a–c）、暖季（d–f）、冷季（g–i）；自左至右：ET、ETRAN、EDIR。右上角数字表示对应方案下各分量对总蒸散发的贡献率。