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.     

洞穴滴水、石笋中元素及元素比值对气候环境变化响应的研究进展

滴水/石笋元素是除δ18O和δ13C,研究气候环境变化的又一重要代用指标。外界气候环境变化通过改变表层岩溶带和岩溶含水层中的水文环境,甚至洞穴环境,进而影响元素的溶解、运移和沉淀过程,从而使得滴水/石笋中元素表现一定的变化规律。本文通过分析影响洞穴滴水元素及元素比值变化的因素：元素来源、水—岩相互作用和滞留时间、差异性淋滤、先期碳酸盐沉淀及分配系数的基础上,从元素对岩溶区“二元结构”和极端天气/气候事件响应的角度,探讨了滴水/石笋中元素的气候环境指示意义。取得了以下认识：① 强降水带来的冲刷作用和溶解作用,促进土壤和基岩中元素、胶体和天然有机质（NOM：Natural Organic Matter）等物质在短时间内快速溶解和运移,使滴水中元素含量增加;但随着降水增多带来的稀释作用,使得滴水/石笋中Mg,Sr和Ba等元素含量降低,因此,单一元素的解译较为复杂;② 基岩/溶液中元素溶解和沉积的差异,导致元素相对含量的变化,使得元素X/Ca值对外界环境的响应具有一致性,尤其是Mg/Ca和Sr/Ca值：在干旱条件下,降水减少导致方解石先期沉积（PCP：Prior Calcite precipitation）作用增强,使Mg/Ca和Sr/Ca值增大。但目前存在着一些问题：① Mg/Ca和Sr/Ca值变化对强降水事件的响应并不明显,可能与新、老水混合及元素溶解过程中的溶解比例差别不大有关;② 多源、多期混合水源会导致洞穴滴水元素对极端事件响应减弱;③ Mg/Ca和Sr/Ca的变化为解释δ18O的“雨量效应”及“源效应”提供了见解,但元素变化能否反映季风强度的变化,仍有待进一步的研究。基于以上认识,笔者提出开展更加系统的大气—土壤—包气带—洞穴的监测;开展更高分辨率、更长时间尺度的洞穴监测;开展多区域、多洞穴系统对比研究来更加深入地开展洞穴石笋元素研究。     

增江颗粒有机碳同位素的AMS研究初报

全球河流每年向海洋输送约1Gt(10¹⁵g)的碳,其中40%为有机碳。然而,在海洋沉积物中却难以寻找到足量的陆地碳的生物地球化学标记[1]。显然,陆地碳在河流搬运过程中经历了复杂的生物地球化学变化,乃至“踪迹全无”。河流有机碳可大体上划分为颗粒态(POC)和溶解态(DOC)两种基本类型。就全球范围讲,河流输送的POC和DOC在数量上相当或DOC略高些。但在一些高浑浊的河流,尤其是亚洲季风区的河流中,POC在有机碳中却占绝对优势。如珠江干流水体中POCDOC比值高达5.0左右^[2]。因此,亚洲季风区河流中所搬运的POC对其注入水域的生物地球化学过程影响深远。河流有机质的来源复     

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%。