Các quá trình vật lí bề mặt được thực hiện bằng cách sử dụng BATS1E (sơ đồ vận chuyển sinh-khí quyển) được miêu tả chi tiết theo (Dickinson 1993). BATS được xây dựng để mô tả vai trò của thực vật và độ ẩm đất trong việc thay đổi các quá trình trao đổi giữa bề mặt và khí quyển về thông lượng, năng lượng và hơi nước. Mô hình này có một lớp thực vật, một lớp tuyết, một lớp đất bề mặt dày 10 cm và một lớp đất sâu thứ ba dày 3 m. Các phương trình cảnh báo được giải đối với các lớp nhiệt độ đất dùng phương pháp của Deardoff (1978). Nhiệt độ của cannopy được tính toán thông qua công thức cân bằng năng lượng bao gồm các thông lượng hiển nhiệt, bức xạ và ẩn nhiệt.
Các tính toán thủy văn trong đất bao gồm các phương trình dự báo về hàm lượng nước của các lớp đất. Các phương trình này giải thích nguyên nhân gây ra giáng thủy, tan tuyết, sự bốc thoát hơi nước, dòng chảy bề mặt, trao đổi khuếch tán nước giữa các lớp đất. Sự hình thành việc chuyển động nước trong đất là nhận được từ một mô hình đất phân giải cao (Climate Processes and Clmate Sensitivity 1984) và tốc độ dòng chảy mặt được biểu diễn như là hàm của tốc độ giáng thủy và độ bão hòa nước trong đất. Độ sâu của tuyết là được tính toán cảnh báo từ lượng tuyết rơi, tuyết tan, và sự thăng hoa. Giáng thủy được giả định là rơi xuống để tạo thành tuyết nếu như nhiệt độ của mực mô hình thấp nhất là nhỏ hơn 271 K.
Hiển nhiệt, hơi nước, các thông lượng động lượng tại bề mặt được tính toán bằng sử dụng một công thức hệ số nhớt bề mặt chuẩn dựa vào lí thuyết tương tự lớp
36
bề mặt. Các hệ số nhớt phụ thuộc vào chiều dài độ nhám bề mặt và vào sự ổn định của khí quyển trong lớp bề mặt. Tốc độ bốc thoát hơi bề mặt phụ thuộc vào nước trong đất. BATS có 20 dạng thực vật . Điều này được mô tả trong (Dickinson 1996).