Menselijke waterregulering, zijwaartse stroming van het grondwater en de beweging van bodemvorst- en dooifronten beïnvloeden water- en thermische processen, evenals de uitwisseling van energie en water tussen het landoppervlak en de atmosfeer. Een redelijke weergave van deze processen in landoppervlakmodellen is erg belangrijk om het begrip van terrestrische eco-hydrologische processen en land-atmosfeer-interacties te verbeteren.

Onlangs, wetenschappers van het CAS-instituut, Xie Zhenghui, Zeng Yujin, Liu Shuang en hun co-auteurs in LASG/Institute of Atmospheric Physics hebben synchroon de schema's van antropogene waterregulering opgenomen, grondwater zijwaartse stroming en de beweging van vorst- en dooifronten in een landoppervlakmodel, dat vervolgens het Land Surface Model for Chinese Academy of Sciences (CAS-LSM) wordt genoemd. In de tussentijd, ze bedachten en implementeerden de schema's die de conversie van de modelresolutie beschrijven tussen de grondwaterstromingsmodule en het landoppervlakmodel simuleren parallel de grootschalige en hoge resolutie grondwaterstroming en de effecten ervan.

Simulaties met CAS-LSM werden uitgevoerd voor zowel het Heihe-stroomgebied in China als de rest van de wereld, respectievelijk, om de effecten van antropogene waterregulering en laterale grondwaterstroming op landprocessen en de reactie van bevroren bodem op klimaatverandering te onderzoeken. Vergeleken met waarnemingen, CAS-LSM reproduceerde de verdelingen van grondwater, verdamping en permafrost redelijk, en goed overeenkwam met de temporele veranderingen in de grondtemperatuur, warmtestromen en vorst- en dooifronten in de grond. De resultaten laten zien dat watergebruik de latente warmtestroom verhoogde en de voelbare warmtestroom verminderde, netto-ecosysteemuitwisseling en stroomoplading naar een eco-fragiele regio, en de dikte van de actieve laag nam toe met 8,63 mm/jaar voor permafrost in het stroomgebied van de Heihe. Globale laterale grondwaterstroming heeft de evenwichtspatronen van het grondwaterpeil in Noord-Afrika aanzienlijk veranderd, het Arabisch Schiereiland, Centraal-Azië en Zuid-Australië, het verdiepen van de grondwaterspiegels met meer dan 6 m. Resultaten suggereerden dat CAS-LSM een potentieel hulpmiddel is voor het bestuderen van landoppervlakprocessen.