第九届青年地学论坛

利用数值模型模拟非饱和带水盐运移中，野外自然边界条件的合理估算对模拟结果的精度有着重要的影响。本研究关注土壤表面通量型边界条件，这种边界条件普遍存在于常见的气象和土壤湿度条件下，取决于土壤-植物-大气之间的相互作用，并由多种边界通量共同决定，包括蒸发、降水、灌溉、排泄等。这些通量往往在时空上存在差异，使得测量和确定这些通量变得困难、昂贵和费时。通常的做法是联合利用能量平衡和土壤水力特性来确定上边界水流通量条件，这样的估算往往和实际有明显偏差，特别是针对干旱半干旱地区。本研究提出了一种基于正则化原理的反演方法计算上边界通量，基于实测的剖面含水量动态数据不断更新上边界条件，从而获得随时间或者随时空同时变化的上边界通量。通量边界需要在多个空间位置或者时间点确定，这种高度参数化的反演问题需要估算大量参数，可能会使其固有的不确定性更加明显，即缺乏可识别性和稳定性的问题更加严重。据我们所知，很少有反演研究同时关注未知的空间和时间变异性。为了解决这一高分辨率问题，我们对水文模型进行了时间离散化，然后将反演模型转化为可基于有限元离散化求解的变分问题。为了解决求解困难的问题，在构建目标函数时采用了非线性 Tikhonov 正则化概念。另外在反演算法中引入局部一维方法处理Richards方程的求解，提高了反演方法的计算效率。

非饱和水流,干旱半干旱地区,蒸发,边界通量反演,正则化方法