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面向新一代高分辨率陆面模式的多尺度多过程标准化评估体系：开源基准系统OpenBench的构建与应用

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主题1 天气、气候、全球变化、行星大气 > 专题1.1 地球系统模式与模拟

随着陆面模式从传统25–100公里尺度向0.1–10公里精细尺度跨越，模拟过程从基本水热交换拓展至涵盖生物地球化学循环、城市发展、农业管理等人类活动的多模块耦合体系，现有评估框架在变量覆盖、时空分辨率适配、人类活动评估及跨模式标准化比较等方面的不足日益凸显。为此，本研究系统构建了一套从理论方法到技术工具的完整评估体系。在方法论层面，我们确立了科学性、系统性和实用性三大评估原则，建立了从观测误差与不确定性分析到指标选择与结果归因的完整框架，并从统计诊断、信息论、凸优化和几何学等多视角建立了指标分层评价标准。在技术实现层面，我们开发了开源陆面模式基准评估系统OpenBench。该系统基于Python构建，采用模块化架构，集成配置管理、数据预处理、评估计算、多模式比较、统计分析和可视化六大模块，支持跨平台部署与任意时空分辨率配置。系统整合了涵盖辐射能量、生态碳循环、水文过程、大气强迫及人类活动五大领域的多源基准数据，内置五十余项评估度量指标与多类标准化评分体系，相较ILAMB在加权方案和多参考数据处理上提供了更高灵活度。通过全球河流径流评估、城市人为热通量验证、农业产量模拟分析，以及基于多个主流模式和CMIP系列数据集的对比实验，本研究验证了OpenBench在多尺度多过程诊断和标准化跨模式比较中的实用性与通用性。其可扩展架构为陆面模式的持续改进和国际模式比较研究提供了标准化、可复现的技术支撑。