《我國北方典型流域對氣候變化的生態水文回響研究》是依託清華大學，由楊大文擔任項目負責人的重點項目。
基本介紹
- 中文名：我國北方典型流域對氣候變化的生態水文回響研究
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：楊大文
- 項目類別：重點項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
流域植被生態系統與水循環系統之間存在複雜的相互作用，二者都受到氣候變化的影響。研究氣候變化條件下的流域水資源問題必須考慮流域水循環和植被生態系統的演變。圍繞氣候變化下的流域生態水文回響這一關鍵科學問題，項目以黃河流域中游黃土高原地區與下游大型引黃灌區為主要研究區域，並結合不同地區的生態水文觀測，擬開展以下六個方面的研究：(1)不同氣候和植被條件下生態水文過程的微觀機理研究；(2)典型流域的巨觀生態水文規律研究；(3)點尺度的生態水文模型研究；(4)流域尺度的生態水文模型研究；(5)氣候變化與人類活動對流域生態水文過程的影響識別；(6)未來氣候變化情景下流域生態水文的演變規律研究。通過本項目研究，揭示流域水循環過程與植被生態過程的耦合機理，建立基於生態最優性原理的流域生態水文模型，預測未來氣候變化條件下黃河流域典型地區的生態水文演變規律，為流域綜合管理提供科學支撐。
結題摘要
本項目在黃河流域中下游不同典型下墊面建立了生態水文觀測站，通過長期連續觀測，揭示了生態水文過程的基本特徵和變化規律；在海河和黃河的87個典型山區小流域，定量分析了流域徑流減少與氣候和下墊面變化的關係；分別針對華北典型灌區和自然流域，構建了分散式生態水文模型；分析了氣候變化情景下黃河下游典型灌區糧食產量和灌溉水量的變化趨勢，以及海河流域主要水源地未來50年徑流變化的趨勢。本項目共發表學術論文68篇，其中SCI檢索論文35篇，出版專著1部。 本項目建立的生態水文觀測站包括黃土高原典型荒漠植被（陝西榆林）和關中平原典型農田（陝西富平）及黃河下游典型引黃灌區（山東聊城），形成了黃河中下游生態水文觀測站網。三個觀測站統一採用國際先進的渦動相關係統，對水-熱-CO2通量進行連續觀測。基於觀測數據，揭示了華北典型冬小麥/夏玉米輪作農田蒸散發的季節、年際變化規律及其主控因子，以及碳平衡要素的季節變化規律及其控制因素，首次在該地區報告碳收支詳細過程。基於流域多年平均水熱耦合平衡方程推導了水熱耦合平衡方程的微分形式，以及徑流關於降水、潛在蒸散發和下墊麵條件的彈性係數。水熱耦合平衡方程描述一個流域長期平均的氣候、水文和下墊面狀態之間的非線性關係，由此得到的徑流彈性係數可以用於描述流域徑流對氣候和土地利用變化的敏感程度。根據這一原理，針對黃河和海河流域中87典型山區小流域的徑流變化，進行了歸因分析，揭示了植被變化對流域徑流減少具有重要影響。分別構建了針對山區徑流形成區及平原灌區的分散式生態水文模型。平原灌區生態水文模型基於水-熱-碳耦合循環機理，耦合了作物生物化學過程、輻射傳輸過程以及通量傳輸過程，能夠正確模擬冠層與大氣之間的能量、水分以及CO2交換，用於模擬和預測氣候變化對生態水文過程的影響。山區的分散式生態水文模型利用基於流域地形地貌的分散式水文模型結構，在山坡單元上耦合了植被動態過程與水文過程，可以有效的描述植被分布與生長過程對徑流形成，以及蒸散發、土壤水等水文要素的影響，用於模擬和預測氣候情景下流域徑流、土壤水分和蒸散發等的時空變化。根據IPCC第4次評估報告中的未來氣候情景，採用項目構建的分散式生態水文模型，模擬了未來氣候變化情景下位山灌區作物耗水、灌溉需水及產量的變化，以及海河流域山區主要水庫的入庫徑流變化。
