寒区生态水文学理论与实践

第1章 寒区生态水文学概述 1.1 寒区的基本陆面特性 1.1.1 寒区的陆面水热特性 1.1.2 寒区的陆地生态系统 1.1.3 寒区的基本水循环与径流特征 1.2 寒区水文学的概念与组成 1.2.1 寒区水文学的基本内涵 1.2.2 冰川水文学 1.2.3 冻土水文学 1.2.4 积雪水文学 1.3 生态水文学与寒区生态水文学 1.3.1 生态水文学概述 1.3.2 寒区生态水文学的基本概念 1.3.3 寒区生态水文学的基本内涵 1.4 寒区生态水文学的核心科学问题与研究进展 1.4.1 生态水文学的核心挑战：理论体系与学科范式的发展 1.4.2 大气-积雪-植被-土壤水热耦合过程 1.4.3 水文与生态变化的敏感性和适应性及其反馈作用 1.4.4 从群落到全球等不同尺度上水与生态系统的相互关系 1.4.5 寒区生态水文模型的发展 1.4.6 寒区水资源管理决策中的生态水文学 参考文献第2章 冻土生态系统水热耦合传输过程 2.1 理论基础与研究进展 2.1.1 土壤-植被-大气系统 2.1.2 冻土生态系统水热耦合传输过程 2.1.3 冻土-植被-大气耦合模型 2.2 研究方法 2.2.1 研究区概况 2.2.2 研究方法 2.3 植被覆盖变化对活动层土壤温度分布与动态的影响 2.3.1 高寒草甸活动层土壤温度动态变化 2.3.2 沼泽草甸活动层土壤温度动态变化 2.3.3 小结 2.4 植被覆盖变化对活动层土壤水分分布与动态的影响 2.4.1 高寒草甸活动层土壤水分动态变化 2.4.2 沼泽革甸活动层土壤水分动态变化 2.4.3 小结 2.5 表层土壤有机质含量对土壤热状况的影响 2.5.1 引言- 2.5.2 研究方法 2.5.3 融化过程中土壤温度和SOC之间的关系 2.5.4 冻结过程期土壤温度和SOC之间的关系 2.5.5 土壤温度变化特征 2.5.6 讨论 2.5.7 小结 2.6 植被覆盖变化的能量平衡与热传导影响 2.6.1 分析方法 2.6.2 地表热状况及其对植被盖度变化的响应 2.6.3 植被覆盖变化的地表热力学响应 2.6.4 植被覆盖对活动层土壤热参数的影响 2.6.5 讨论 2.6.6 小结 2.7 植被土壤有机质协同演化影响下的活动层水热过程模拟 2.7.1 考虑植被覆盖与土壤有机质含量的Stefan方程改进 2.7.2 改进的土壤水热过程模型的实例应用 2.7.3 小结 参考文献第3章 积雪一植被协同的土壤水热传输过程 3.1 理论基础与进展 3.1.1 积雪的能量平衡效应及其对土壤热状况的影响 3.1.2 积雪的生态效应与雪生态学进展 3.1.3 积雪的水文过程与模拟 3.2 单一积雪覆盖变化的土壤水热传输过程 3.2.1 土壤冻融时间的变化 3.2.2 有无积雪覆盖对活动层冻融过程中土壤温度的影响 3.2.3 有无积雪覆盖对活动层冻融过程中土壤含水量的影响 3.3 积雪一植被覆盖协同变化对土壤水热动态的影响 3.3.1 植被一积雪覆盖协同变化对活动层土壤水热动态的影响 3.3.2 植被一积雪覆盖变化对活动层土壤水热动态的影响 3.4 植被与积雪的相互作用 3.4.1 植被与积雪相互关系概述 3.4.2 森林对积雪遮断作用 3.4.3 森林对积雪表面能量平衡的影响 3.4.4 植被对积雪积累一消融过程的影响 参考文献第4章 寒区冰雪与植被覆盖变化的陆面蒸散发过程 4.1 地表蒸散发的有关概念与估算方法 4.1.1 地表蒸散发的一些概念 4.1.2 实际蒸散发 4.1.3 地表蒸散发的观测与估算方法概述 4.2 寒区陆面蒸散发过程及其与冻融循环的关系 4.3 蒸散发季节动态与土壤水分平衡变化 4.4 植被覆盖变化对寒区陆面蒸散发的影响 4.5 不同植被盖度下的积雪升华过程 4.6 凝结水及其对蒸散发模拟的影响 参考文献第5章 寒区生态水循环关键伴生过程与影响 5.1 概述 5.2 寒区生态系统的水碳通量耦合过程与变化及影响因素 5.2.1 青藏高原碳通量变化格局 5.2.2 青藏高原水热通量变化格局 5.2.3 青藏高原水分利用效率变化格局及影响机制 5.2.4 青藏高原水碳通量耦合作用及影响机制 5.2.5 小结 5.3 高寒草地生态系统碳氮过程与水热耦合关系 5.3.1 冻融扰动作用对增温的响应及其对土壤碳迁移的影响 5.3.2 增温对多年冻土区土壤氮循环的影响 5.4 土壤呼吸与土壤水热关系 5.4.1 概述 5.4.2 研究方法 5.4.3 土壤呼吸日变化特征 5.4.4 土壤呼吸季节变化特征 5.4.5 不同季节土壤呼吸c02排放量估算 5.4.6 土壤呼吸不同组分特征 5.4.7 小结 5.5 冻土流域径流碳氮输移过程 5.5.1 河流碳的基本概念 5.5.2 多年冻土区河流碳的研究进展 5.5.3 风火山流域河流溶解碳浓度特征 5.5.4 风火山流域河流溶解碳输出通量特征 5.5.5 风火山流域河流碳输出的影响因素 5.5.6 冻融过程对河流溶解碳输出的影响 5.5.7 风火山流域河流碳输出与陆地生态系统气态碳输出的比较 5.5.8 风火山流域河流溶解氮输出特征及影响因素 参考文献第6章 寒区坡面产汇流过程的生态作用 6.1 不同高寒草地的植被截留 6.1.1 实验方法 6.1.2 降水截留观测结果 6.1.3 典型高寒草地植被截留模式 6.2 坡面降水产流过程的植被和温度效应 6.2.1 观测研究方法 6.2.2 寒区坡面产流过程及其对植被覆盖变化的响应 6.2.3 温度与植被变化对冻土区坡面产流过程的协同影响 6.3 不同植被盖度的坡面产流及其季节动态 6.3.1 坡面产流的季节动态及其对植被盖度变化的响应 6.3.2 高寒草地坡面壤中流动态及其与植被覆盖的关系 6.4 寒区坡面产流模式 6.4.1 坡面产流模式概述 6.4.2 寒区坡面产流模式与形成机制 参考文献第7章 寒区流域径流过程与土壤冻融循环 7.1 寒区流域降水径流的基本特征 7.1.1 多年冻土区小流域降水径流特征 7.1.2 寒区大流域尺度的降水径流特征 7.2 土壤冻融过程与径流动态的关系 7.2.1 活动层土壤融化及冻结过程与河流径流的关系 7.2.2 径流变化的冻融深度阈值分析 7.2.3 夏季径流过程及其影响因素 7.3 温度变源产流机制与模式 7.3.1 引言 7.3.2 研究方法 7.3.3 集水单元小流域尺度的温度变源模式 7.3.4 基于流域水文过程尺度效应的温度变源模式 7.4 寒区径流组分与季节动态变化 7.4.1 基于退水过程曲线的径流组分分析 7.4.2 基于同位素的冻土流域河水组成及其季节变化 7.5 近50年来寒区径流变化趋势及其成因分析 7.5.1 寒区主要河流径流变化的基本特征 7.5.2 寒区径流变化的冻土因素分析 7.5.3 寒区径流变化的气候与其他因素分析 参考文献第8章 寒区水循环过程模拟 8.1 寒区水循环过程模型研究进展 8.1.1 寒区水文过程模型发展 8.1.2 寒区陆面过程模型发展 8.2 分布式寒区流域径流过程模型进展 8.2.1 基于MMS框架改进的流域分布式降水一径流模型 8.2.2 基于模块化建模方法的寒区水文过程模拟 8.2.3 基于GEOtop模型的多年冻土区流域能水平衡过程模拟 8.3 基于陆面过程模型的土壤水热动态模拟 8.3.1 基于CoupModel的高寒土壤热运移过程模拟 8.3.2 积雪和土壤有机质含量对土壤热状态的影响模拟 8.3.3 基于陆面过程模型与包气带水分运移的耦合模拟 参考文献第9章 寒区生态水文学理论发展的问题与展望 9.1 寒区生态水文学面临的主要挑战和问题 9.1.1 寒区水循环与陆面过程 9.1.2 寒区流域径流形成与演化过程 9.1.3 寒区地下水运动过程与动力学机理 9.1.4 寒区冻融作用下的生态系统水碳氮耦合循环过程与机理 9.1.5 寒区土壤侵蚀与冻融地质灾害形成过程与机理 9.2 寒区生态水文学未来发展的主要方向 9.2.1 寒区生态系统对变化环境响应的区域水文效应 9.2.2 冻土流域径流形成理论与流域生态水文模型 9.2.3 寒区陆-气-水耦合与区域生态水文过程对变化环境的响应模拟 9.2.4 变化环境下寒区流域水循环关键伴生过程、反馈影响与模拟 9.2.5 寒区植被-土壤-冻土界面水碳氮耦合循环过程 9.2.6 基于生态*优性原理的寒区生态水文耦合理论与模拟 9.2.7 气候变化下寒区流域水资源适应性利用与管理 9.3 主要结论 9.3.1 寒区生态水文过程 9.3.2 寒区生态水文过程的伴生过程与展望参考文献