Regolazione umana dell'acqua, il flusso laterale delle acque sotterranee e il movimento dei fronti di gelo e disgelo del suolo influenzano i processi idrici e termici, così come gli scambi energetici e idrici tra la superficie terrestre e l'atmosfera. Una rappresentazione ragionevole di questi processi nei modelli della superficie terrestre è molto importante per migliorare la comprensione dei processi eco-idrologici terrestri e delle interazioni terra-atmosfera.

Recentemente, scienziati dell'istituto CAS, Xie Zhenghui, Zeng Yujin, Liu Shuang e i loro coautori del LASG/Institute of Atmospheric Physics hanno incorporato in modo sincrono gli schemi di regolazione antropogenica dell'acqua, flusso laterale delle acque sotterranee e il movimento dei fronti di gelo e disgelo del suolo in un modello di superficie terrestre, che viene poi chiamato Land Surface Model for Chinese Academy of Sciences (CAS-LSM). Nel frattempo, hanno ideato e implementato gli schemi che descrivono la conversione della risoluzione del modello tra il modulo del flusso delle acque sotterranee e il modello della superficie terrestre simulano in parallelo il flusso delle acque sotterranee su larga scala e ad alta risoluzione e i suoi impatti.

Le simulazioni utilizzando CAS-LSM sono state condotte sia per il bacino del fiume Heihe in Cina che nel mondo, rispettivamente, studiare gli impatti della regolazione antropica dell'acqua e del flusso laterale delle acque sotterranee sui processi terrestri e la risposta del suolo ghiacciato ai cambiamenti climatici. Rispetto alle osservazioni, CAS-LSM ha riprodotto le distribuzioni delle acque sotterranee, evapotraspirazione e permafrost ragionevolmente, e ben abbinati ai cambiamenti temporali della temperatura del suolo, flussi di calore e fronti di gelo e disgelo del suolo. I risultati mostrano che l'uso dell'acqua ha aumentato il flusso di calore latente e ridotto il flusso di calore sensibile, scambio netto dell'ecosistema e ricarica del flusso di corrente in una regione eco-fragile, e lo spessore dello strato attivo è aumentato di 8,63 mm/anno per il permafrost nel bacino del fiume Heihe. Il flusso laterale globale delle acque sotterranee ha modificato significativamente i modelli di equilibrio della falda freatica in Nord Africa, la penisola arabica, Asia centrale e Australia meridionale, approfondendo le falde acquifere di oltre 6 m. I risultati hanno suggerito che CAS-LSM è un potenziale strumento per studiare i processi della superficie terrestre.