HUBEX强化观测期雷达测雨在水文过程模拟中的应用(英)

选择全球能量与水循环亚洲季风试验区的淮河黄泥庄水文站控制的史河流域(805 km2)为研究区域,基于数字高程模型,生成栅格水流流向,构建数字流域及空间拓扑关系;然后,将阜阳雷达观测数据经过订正校准后作为研究区内每一栅格单元上的雨量输入,并在每一栅格上应用新安江模型构建产流模型;再根据每一栅格至流域出口断面-黄泥庄水文站的距离,运用Muskingum方法进行汇流演算,从而获得黄泥庄站的流量过程。计算结果显示,从1998年5月31日-8月3日的强化观测期内模型确定性系数为92.41％,其间4场洪水的确定性系数分别为85.64％、86.62％、92.57％和83.91％,高于应用地面雨量计观测的数据计算的结果。这说明雷达测雨数据具有较高的时空分辨率,当它应用于水文过程模拟时优于地面雨量计资料,基于栅格的水文模型为充分利用雷达数据提供了良好平台。     

基于GIS/RS的流域水文过程分布式模拟——Ⅰ模型的原理与结构

面向流域水资源管理,提出了一个基于GIS/RS的流域分布式水文模型,模型主要包括单元水文模型与河网汇流模型两大部分。单元水文模型涉及到冠层截留、融雪、蒸散发、坡面流、非饱和土壤水运动和地下水出流等水文物理过程。产流计算考虑到地形坡度的影响采用基于地形指数的计算方法。汇流演算基于河网结构采用分段马斯京根方法。模型的大部分参数与输入信息可以利用GIS和RS技术获取,能够对气候变化和人类活动对下垫面的改变,做出快速的模拟与响应。     

黑河流域生态水文过程的观测-模型-数据分析集成研究专辑前言（英文）

Research on ecological-hydrological processes in arid/semiarid environments mainly focuses on the following aspects: 1) evolution of the current environments,2) impacts of hu? man activities and climate change,and 3) sustainable development.In the last decades,with the support of China's top science and research agencies/institutes (e.g.,Ministry of Science and Technology,MOST;National Science Foundation China,NSFC;Chinese Academy of Science,CAS),multiple integrated research projects that aim to address the above issues have been initiated from both engineering and scientific perspectives.For example,supported by the NSFC's "China's Western Region Environment and Ecology Science Research Project",in China's northwest arid region,Loess Plateau region and the southwest karst region,four key research themes have been proposed: 1) evolution and development of China's western environment,2) water cycle and sustainable use of water resources,3) ecosystem sustainability,and 4) the impact of major constructions/projects on the environment.In addition,“Heihe River Basin Integrated Water Resources Management Research Project" has been the key research project supported by the CAS,which aims to improve water use efficiency,sustain the oasis ecosystem,develop the integrated irrigation water technology,improve water resources management,protect wetland and help with the river basin water management and decision making.     

Research advances in eco-hydrological process and function

Present studies on the coupling relationship and hydrology mechanism between basin ecosystem and hydrological process has become an international research frontier in hydrology. This paper investigates this coupling relationship, and also summarizes research and presents a method of combining isotopic technology with hydro-chemical methods, for the study of eco-hydrological process and function in different landscape zones. We then examine research trends for future direction and development of this field.     

湿地植物对水位变化的响应研究进展

水文过程是湿地最基本的生态过程。水位变化会对植物的生长发育、竞争关系、植物群落的物种组成、优势度、群落演化乃至整个湿地生态系统产生影响。在全球变化和人类活动的叠加影响下,水位变化会更加强烈,其影响会更加深刻而复杂。从湿地植物生长发育、竞争关系和群落演变对水位变化的响应等方面总结了国内外的研究工作,并从加强水位变化的时空效应模拟、加强竞争作用研究、强化遥感技术在群落演替研究中的应用以及将个体、种群和群落研究相整合四个方面提出了未来研究建议。     

Greenland Ice Sheet surface melt: A review

Surface melt has great impacts on the Greenland Ice Sheet （GrlS） mass balance and thereby has become the focus of significant GrlS research in recent years. The production, transport, and release processes of surface meltwater are the keys to understanding the poten- tial impacts of the GrlS surface melt. These hydrological processes can elucidate the following scientific questions： How much melt- water is produced atop the GrlS？ What are the characteristics of the meltwater-formed supraglacial hydrological system？ How does the meltwater influence the GrlS motion？ The GrlS supraglacial hydrology has a number of key roles and yet continues to be poorly understood or documented. This paper summarizes the current understanding of the GrlS surface melt, emphasizing the three essential supraglacial hydrological processes： （1） meltwater production： surface melt modeling is an important approach to acquire surface melt information, and areas, depths, and volumes of supraglacial lakes extracted from remotely sensed imagery can also provide surface melt information; （2） meltwater transport： the spatial distributions of supraglacial lakes, supraglacial sarams, moulins, and crevasses demonstrate the characteristics of the supraglacial hydrological system, revealing the meltwater transport process; and （3） meltwater release： the release of meltwater into the englacial and the subglacial ice sheet has important but undetermined impacts on the GrlS motion. The correlation between surface runoff and the GrlS motion speed is employed to understand these influences.     

疏勒河上游径流组分及其变化特征定量模拟

气候变化背景下,西北干旱区内陆河流域的水文过程发生显著变化,制约着地区经济社会和生态建设的稳定发展。定量分析和评估高寒山区径流的变化,有助于加强西北地区水资源的规划管理,实现水资源的可持续利用,保障区域水安全。选取位于青藏高原东北边缘、祁连山西段的疏勒河上游作为研究区,利用包含冰雪消融模块的寒区水文模型分布式SPHY模型（Spatial Processes inHydrology model）对流域的径流过程进行定量模拟,根据模拟结果分析了疏勒河上游近45 a径流组成及径流与各组分的变化特征。结果表明：（1）率定期日径流和月径流模拟的Nash效率系数分别为0.62和0.86,验证期达到0.79和0.95,模拟的月径流与实测月径流过程基本一致;（2）径流由四部分组成,冰川径流占总径流的年平均比例为30.5%,融雪径流的占比为12.9%,降雨径流的占比为13.5%,基流的占比为43.1%;（3）由于气温升高、降水增多,冰川径流与降雨径流均呈增加的趋势,平均增加幅度分别为4.66×10⁶ m³·a^-1和2.46×10⁶ m³·a^-1,融雪径流呈减少的趋势,平均减少幅度为1.01×10⁶ m³·a^-1;（4）近45 a年径流增加了69.6%,冰川融水对流域径流增加的贡献率达到48%,非冰川区降水增加的贡献率达到52%。     

天山南坡高冰川覆盖率的木扎提河流域水文过程对气候变化的响应

木扎提河是天山南坡冰川面积覆盖率最大（48.2%）的河流, 流域径流过程对气候变化极为敏感, 为了合理管理和规划水资源, 确保水资源的可持续利用, 亟需定量评估气候变化对该流域水文过程的影响。以VIC-CAS分布式水文模型为计算平台, 利用实测的径流和两次冰川编目间的冰川面积变化数据开展了模型的多目标参数化校正和验证, 有效提高了模拟结果的“真实性”, 然后通过数值模拟结果结合观测数据定量解析了流域径流的组成、 变化特征及对气候变化的响应机理。结果表明： 木扎提河总径流集中在暖季（5 - 9月）, 占全年总径流量的77.9%, 冰川径流、 融雪径流和降雨径流分别占总径流量的66.6%、 26.4%和7.0%。1971 - 2010年木扎提河流域气温和降水呈显著增加趋势, 由于降水的增加, 降雨和融雪径流均呈增加趋势, 但冰川径流呈现明显减少趋势, 导致总径流呈现下降趋势。在RCP4.5情景下, 未来该流域气温呈现明显升高趋势, 降水表现为微弱下降趋势; 气候变暖后, 更多降水以降雨形式发生, 未来降雨径流将明显增加, 降雪和融雪径流已于20世纪90年代达到峰值, 随后明显减少; 冰川面积将持续萎缩, 冰川径流于21世纪10年代达到拐点, 随后明显减少, 导致河道总径流量也将明显减少。     

黄河流域气候与农业种植面积变化对径流的影响

根据黄河流域1960—2005年5个水文站逐日流量、77个气象站1959—2013年逐日降水数据,结合流域内主要农作物种植面积及大型水库资料,全面探讨气候与农业面积变化及人类活动对黄河流域径流变化的影响.研究表明:黄河流域所有流量分位数总体呈下降趋势,并于1980s中后期到1990s中期发生突变.降水变化是黄河流域径流变化的主要影响因素.在考虑不同流量分位数情况下,农作物种植面积变化对不同分位数径流变化的影响也有差异性.花园口站农作物种植面积变化对径流量量级和可变性均有显著影响;其余4站各项气候变化与农作物种植指标参数较大,虽均未达到10%的显著性水平,但仍会对径流的量级变化产生影响.对唐乃亥站,农作物耕作面积的下降减少了灌溉用水,在0.5流量分位数时有高达60%增加径流量的间接作用.对于头道拐站,农作物耕作面积的增加使得流域总蒸发量增加,灌溉用水增加,在0.3流量分位数时有高达40%减少径流量的间接作用.该研究为气候变化与人类活动影响下黄河流域水资源优化配置提供重要理论依据.