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水文學與氣象學分化之后，它們在各自不同的領域里研究了水分循環(huán)系統(tǒng)的不同環(huán)節(jié)。而近些年來，包括大氣、陸地和海洋的水分循環(huán)系統(tǒng)的綜合模型的研究受到了普遍重視，越來越得到發(fā)展。
早在 1965 年斯馬戈林斯基等就進行了有簡單水份循環(huán)的大氣環(huán)流的數(shù)值試驗。這個水份循環(huán)包括大尺度運動的水汽的平流，地表的蒸發(fā)，降水和為了模擬水分對流過程所作的人工校正，選擇了無任何熱容量的完全潮濕的地表作為下邊界，初始條件為完全干燥和等溫的大氣。其北半球平均降雨率的計算結(jié)果與布德科求得的年平均降雨的估算值相接近。
海洋是水分循環(huán)過程中水的貯藏庫，海洋和大氣，通過熱量、水汽和動量的交換和輸送而耦合在一起，最初研究海氣耦合模式的是真鍋 (1969 年 ) 。近十幾年來，這方面的研究已經(jīng)很多。隨著衛(wèi)星技術(shù)的提高，以后可以由衛(wèi)星提供海溫、海面應力資料，和由衛(wèi)星測定海洋區(qū)域的降水率和水汽濃度，將會更大地增強模式對于水圈的計算能力和計算精度。
我們對于大氣和陸上下墊面之間相互作用的許多方面，及其對區(qū)域、全球氣候的影響，都還了解不夠，有待于有效地模擬。土壤表面上熱量和水汽的收支關(guān)系是很復雜的。土壤水分特別重要，因為它能貯藏好幾個月，從而為地氣系統(tǒng)提供一種存儲，己有的試驗表明，通過大氣環(huán)流模式所模擬的降水、溫度和環(huán)流，對土壤濕度非常敏感。初始土壤濕度對環(huán)流和降水的影響可長達幾周和幾個月。雪蓋的影響主要是通過反照率，可以反射掉大部分入射輻射，從而影響地表熱量平衡。模式試驗表明，當撒哈拉沙漠和美洲高原的反照率增加到 0.45 時，那些地區(qū)的降水減少 1 一 5 毫米 / 日，即反照率的增加將會使土壤沙漠化。
在研究宏觀水分循環(huán)系統(tǒng)的同時，也有不少人在研究水分循環(huán)的微觀過程。例如，把入滲、排水、植物吸水、蒸騰和蒸發(fā)這些事件作為發(fā)生在一小塊單一地面以及其上和其下的局部小尺度過程，進行水分循環(huán)中的土壤 -- 植物 -- 大氣連續(xù)統(tǒng)一的研究，可以為宏觀模型的參數(shù)化提供物理依據(jù)。
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