유역 규모 생태수문 프로세스의 통합 모델링 프레임워크: 1. 모델 설명 및 에너지 제한 유역에서의 테스트

초록 대기, 수문 및 생태 프로세스 간의 상호작용은 다양한 공간적 및 시간적 규모에서 대부분의 생태수문 모델에 완전히 나타나지 않는다. 본 논문의 첫 번째 부분은 3차원 물리 기반 수문 모델과 육상 표면 모델로 구성된 완전 통합된 유역 규모 생태수문 모델을 문서화한다. 이 첫 번째 부분은 또한 버몬트의 Sleepers 강 유역의 에너지 제한 유역(8.4 km²)에서 모델을 테스트하기 위한 첫 번째 적용을 제시한다. 물리 기반 수문 모델(CATchment HYdrology, CATHY)은 다양하게 포화된 다공성 매질에서의 3차원 하위 흐름과 언덕 경사 및 하천 채널에서의 표면 경로를 설명하며, 육상 표면 모델(LSM)은 여러 매개변수화 체계를 가진 Noah LSM의 보강된 버전(NoahMP)으로, 다양한 육상 표면 요소와 대기 간의 에너지, 물, 탄소 플럭스 교환을 고려한다. CATHY와 NoahMP는 물 플럭스와 상태의 교환을 통해 결합된다. Snowmelt 유출 생성이 지배적인 수문 플럭스인 Sleepers 강 유역의 에너지 제한 유역에서, 최소한의 보정으로 90m 및 30m 표면 그리드 해상도의 결합된 CATHY/NoahMP 모델은 관측된 눈 축적, 녹음 및 이후의 눈녹음 방전을 잘 시뮬레이션한다. 일일 방전의 Nash–Sutcliffe 모델 효율성은 두 해상도 모두 0.82 이상이다. 90m 해상도에서의 시뮬레이션은 모델 매개변수의 보다 정교한 보정 덕분에 30m 해상도보다 약간 개선되었다. 결합된 CATHY/NoahMP는 또한 수면이 침수된 지역 및 분산된 수면 수위를 시뮬레이션할 수 있는 능력을 보여주지만, 이러한 시뮬레이션의 정확성은 추가 평가가 필요하다. 따라서 CATHY/NoahMP 모델은 기후 변화에 따른 급류 및 호수 동역학을 예측하기 위한 유용한 연구 도구가 될 수 있다. 저작권 © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.