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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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