Review article: Parameterizations of snow-related physical processes in land surface models
Notice bibliographique
Résumé
Abstract. Snow on land surface plays a vital role in the interaction between land and atmosphere in the state-of-the-art land surface models (LSMs) and the real world. Since the snow cover affects the snow albedo and the ground and soil heat fluxes, it is crucial to detect snow cover changes accurately. It is challenging to acquire observation data for snow cover, snow albedo, and snow depth; thus, an excellent alternative is to use the simulation data produced by the LSMs that calculate the snow-related physical processes. The LSMs show significant differences in the complexities of the snow parameterizations in terms of variables and processes considered. Thus, the synthetic intercomparisons of the snow physics in the LSMs will help the improvement of each LSM. This study revealed and discussed the differences in the parameterizations among LSMs related to snow cover fraction, snow albedo, and snow density. We selected the most popular and well-documented LSMs embedded in the Earth System Model or operational forecasting systems. We examined single layer schemes, including the Unified Noah Land Surface Model (Noah LSM), the Hydrology Tiled ECMWF Scheme of Surface Exchanges over Land (HTESSEL), the Biosphere-Atmosphere Transfer Scheme (BATS), the Canadian Land Surface Scheme (CLASS), and multilayer schemes of intermediate complexity including the Community Noah Land Surface Model with Multi-Parameterization Options (Noah-MP), the Community Land Model version 5 (CLM 5), the Joint UK Land Environment Simulator (JULES), and the Interaction Soil-Biosphere-Atmosphere (ISBA). First, we identified that BATS, Noah-MP, JULES, and ISBA reflect the snow depth and roughness length to parameterize snow cover fraction, and CLM 5 accounts for the standard deviation of the elevation value for the snow cover decay function. Second, CLM 5 and BATS are relatively complex, so that they explicitly take into account the solar zenith angle, black carbon, mineral dust, organic carbon, and ice grain size for the determinations of snow albedo. Besides, JULES and ISBA are also complicated model which concerns ice grain size, solar zenith angle, new snow depth, fresh snowfall rate, and surface temperature for the albedo scheme. Third, HTESSEL, CLM 5, and ISBA considered the effects of both wind and temperature in the determinations of the new snow density. Especially, ISBA and JULES considered internal snow characteristics such as snow viscosity, snow temperature, and vertical stress for parameterizing new snow density. The future outlook discussed geomorphic and vegetation-related variables for the further improvement of the LSMs. Previous studies clearly show that spatio-temporal variation of snow is due to the influence of altitude, slope, and vegetation condition. Therefore, we recommended applying geomorphic and vegetation factors such as elevation, slope, time-varying roughness length, vegetation indexes, or optimized parameters according to the land surface type to parameterize snow-related physical processes.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,005 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,005 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,002 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,004 | 0,003 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».