برآورد صحیح و دقیق توزیع رطوبت، دمای خاك، تبخیر- تعرق و میزان جریان رودخانه در مطالعات اکوهیدرولوژیكی، هیدرولوژیکی، اكولوژیكی و اقلیمی از اهمیت چشم‏گیری برخوردار است. در این میان مدل ‏های سطح زمین با تأكید بر بیلان انرژی و رطوبتی در نمایش فرآیندهای دینامیكی و فیزیكی سطح زمین نقش مهمی را بازی می ‏كنند. بنابراین استفاده از مدل‏ سازی یكپارچه كه بتواند چرخه هیدرولوژیكی را با در نظر گرفتن متغیرهای غالب هواشناسی، خاك‏شناسی، گیاه‏شناسی و هیدرولوژیكی مؤثر در این چرخه به‏ طور كامل شبیه ‏سازی نماید، از تأثیر به ‏سزایی برخوردار است.

LSMs به ‏طور عمده از معادلات ریاضی نسبتاً ساده شده ‏ای برای مفهوم‏ سازی و ترکیب فرایندهای پیچیده، توزیع فضایی، شیمیایی و اکولوژیکی فرآیندهایی که تبادلات میان ماده، انرژی و حرکت بین سطح زمین و جو را بر عهده دارند استفاده می‏ کند. این رویکرد به ‏طور قابل توجهی توپولوژی سامانه سطح زمین را ساده کرده و پارامترهای فضایی و ابعاد را کاهش می ‏دهد. نتیجه این فرایندهای تجمیع و ساده‏ سازی این است که پارامترهایی از LSMs که به‏ طور مستقیم قابل اندازه‏ گیری نیستند باید از طریق واسنجی و مقایسه نتایج مدل با داده‏ های اندازه گیری شده واقعی رطوبت خاک، دمای خاک، CO₂، بخار آب، جریان انرژی تخمین زده شوند. این اندازه ‏گیری‏ ها برای کمی‏‏ سازی و تخمین پارامترهای مدل‏ های LSMs بسیار حیاتی هستند.

مدل‏ های سطح زمین شامل فرایند تبادل آب و حرارت بین سطح زمین و جو است. این مدل‏ ها تأکید زیادی بر شبیه ‏سازی فرایندهای فیزیکی و دینامیکی دارند که منجر به تعیین شارهای انرژی و رطوبتی جهت کاربردهایی مانند مطالعات تغییرات آب و هوا، پیش ‏بینی خشکسالی، سیلاب و مدیریت منابع آب می ‏شوند. مدل‏ های سطح زمین را می ‏توان به‏ عنوان مرز پایینی مدل ‏های گردش عمومی (GCM) دانست. این مدل ‏ها شامل مدل‌سازی تفکیک میزان بارش به رواناب و تبخیر- تعرق، تفکیک تابش خالص به شار گرمای نهان، محسوس و زمینی است. از جمله خروجی ‏های مدل‏ های سطح زمین رطوبت و دمای خاک در گام ‏های زمانی مختلف است. دما و رطوبت خاک به‏ خصوص در نزدیک سطح زمین میزان تعرق گیاهان، تبخیر خاک، پوشش و رشد گیاهی را تحت تأثیر قرار می‏ دهند. به ‏عنوان مثال اگر میزان رطوبت خاک کم برآورد شده باشد منجر به کاهش تبخیر- تعرق و افزایش شار گرمای محسوس و دمای سطح زمین خواهد شد. شکل روبه رو فرآیندهای مؤثر در تبادلات سطح زمینی را به‏ همراه ورودی ‏ها و برخی خروجی‏ های مدل‏ های سطح زمین نشان می‏ دهد.

[1] Land Surface Models

منبع: رساله دکتری عدم قطعیت مدل‏ هاي AOGCM در بررسی اثر تغییر اقلیم بر اکوهیدرولوژی حوزه آبخیز قره سو؛ نگارش گلاله غفاری؛ دانشگاه تهران؛ دکتر علی سلاجقه؛ دکتر علیرضا مساح بوانی؛ دکتر علیرضا مقدم نیا؛ دکتر هدایت فهمی، داور: دکتر بنفشه زهرایی؛ دکتر محمد تجریشی؛ دکتر احد فاتحی مرج؛ دکتر آرش ملکیان؛ دکتر محسن سارویی، سال 1398