空間生態(tài)水文學

目錄
序一
序二
前言
第1章 緒論 1
1.1 空間生態(tài)水文學的概念及內涵 1
1.2 生態(tài)水文學研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 1
1.3 空間生態(tài)水文學研究的意義 4
主要參考文獻 5
第2章 變化環(huán)境下的空間生態(tài)水文學 8
2.1 全球變化 8
2.1.1 氣候變化 8
2.1.2 土地利用/土地覆被變化 13
2.1.3 氮沉降 14
2.2 全球變化與陸地生態(tài)系統(tǒng) 15
2.2.1 植被生理學變化 15
2.2.2 植物生長與生產力 17
2.2.3 植物物候變化 18
2.2.4 植被分布與氣候變化 20
2.2.5 植被演替 21
2.3 全球變化與生態(tài)水文學 22
2.4 氣候變化條件下空間生態(tài)水文學的發(fā)展需求 24
2.4.1 空間生態(tài)水文學研究尺度的變化 24
2.4.2 空間生態(tài)水文動態(tài)過程的時空耦合研究是未來發(fā)展方向 25
2.4.3 空間生態(tài)水文學的長期定位研究與聯(lián)網(wǎng)觀測網(wǎng)絡的建設 27
主要參考文獻 29
第3章 空間生態(tài)水文學的過程與尺度 39
3.1 生態(tài)水文過程 39
3.1.1 生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)水文過程 39
3.1.2 流域尺度的生態(tài)水文過程 41
3.1.3 景觀和區(qū)域尺度的生態(tài)水文過程 43
3.2 植被生態(tài)水文過程的尺度 43
3.2.1 植被特征的尺度差異 43
3.2.2 植被生態(tài)水文的尺度效應 44
3.3 空間與時間尺度的權衡 46
3.4 大尺度生態(tài)水文過程的復雜性 47
3.4.1 植被結構和動態(tài)變化的表征 47
3.4.2 尺度轉換 47
3.5 景觀生態(tài)學在生態(tài)水文學中的應用 48
3.6 景觀動態(tài)與水文水資源效應 49
主要參考文獻 49
第4章 生態(tài)水文學研究方法 53
4.1 配對流域實驗 53
4.2 水文圖形法 54
4.2.1 流量歷時曲線 54
4.2.2 雙累積曲線 55
4.2.3 改進型雙累積曲線 56
4.3 統(tǒng)計分析法 57
4.3.1 時間序列分析 58
4.3.2 非參數(shù)檢驗 58
4.3.3 多元線性回歸 59
4.3.4 敏感性分析 59
4.4 生態(tài)水文模型及其特點 60
4.4.1 生態(tài)水文模型的概念及主要功能 61
4.4.2 國內水文模型 61
4.4.3 國外大尺度生態(tài)水文模型 63
4.5 遙感監(jiān)測和同位素技術 66
4.5.1 遙感 66
4.5.2 同位素 66
4.6 結論及展望 67
主要參考文獻 68
第5章 遙感在空間生態(tài)水文學中的應用 71
5.1 研究背景 71
5.1.1 遙感與生態(tài)水文學的關系 71
5.1.2以歸一化植被指數(shù)為代表的遙感光譜指數(shù)在生態(tài)水文學中的廣泛應用 75
5.1.3高光譜遙感在生態(tài)水文學中的深度應用與未來的方向 76
5.2 植被結構與功能的遙感分析 78
5.2.1 NDVI與植被功能的動態(tài)表達 78
5.2.2重要的植被結構特征參數(shù) 葉面積指數(shù) 80
5.2.3 植被物候過程的研究 82
5.3 植被生態(tài)水文過程參數(shù)的遙感估算 89
5.3.1 葉面積指數(shù)的遙感數(shù)據(jù)估算 89
5.3.2景觀尺度上植被降水截留的空間模擬 97
5.3.3 基于遙感的蒸散模型 106
5.4 植被活動強度與長期水文效應的遙感分析 150
5.4.1 植被活動強度對水文的影響概述 150
5.4.2 數(shù)據(jù)處理與方法 151
5.4.3溫度、降水與不同植被類型組NDVI時間序列的變化趨勢 154
5.4.4 NDVI時間序列和氣候變化趨勢 154
5.4.5 NDVI和流域徑流關系的季節(jié)性檢驗 155
5.4.6 NDVI和流域長期徑流量的變化關系 156
5.4.7 討論與小結 157
主要參考文獻 158
第6章 同位素在空間生態(tài)水文學中的應用 173
6.1 穩(wěn)定同位素技術 173
6.2 利用氫氧環(huán)境同位素研究森林生態(tài)系統(tǒng)水文過程 174
6.2.1 森林生態(tài)系統(tǒng)的水循環(huán)與轉化 174
6.2.2 林冠穿透水 175
6.2.3 地表水/地表徑流 175
6.2.4 土壤水和壤中流 176
6.2.5 地下水 177
6.2.6 植物水 177
6.3 利用氫氧環(huán)境同位素研究灌叢水文過程 178
6.4 穩(wěn)定同位素技術在岷江流域森林生態(tài)水文中的應用 178
6.4.1 岷江上游的降水來源 178
6.4.2植被空間配置對徑流分配的影響 179
6.4.3岷江上游主要植被類型的水分轉換過程示蹤 182
6.4.4 岷江上游主要植被類型間的局地景觀水循環(huán) 184
主要參考文獻 186
第7章 水碳耦合與模擬 189
7.1 水碳耦合關系 189
7.1.1 不同空間尺度的水碳耦合關系 189
7.1.2 水碳耦合關系的重要評價指標——水分利用效率 190
7.1.3 水碳耦合中的關鍵過程——蒸散 193
7.1.4 氣候變化對水分利用效率的影響 195
7.2水碳耦合模型 196
7.2.1 基于光合-氣孔-蒸騰機理構建的模型 197
7.2.2 基于模塊化集成的模型 198
7.2.3 模型尺度的選擇及不確定性 199
7.3水碳耦合模型實例——基于WaSSI-C模型對川西亞高山地區(qū)水碳耦合關系的研究 200
7.3.1 研究區(qū)概況 201
7.3.2 多源數(shù)據(jù)處理 206
7.3.3 WaSSI-C模型介紹 212
7.3.4 WaSSI-C模型改進 214
7.3.5 模型的評價方法和不確定性分析 216
7.3.6 WaSSI-C模型響應單元空間尺度的確定 217
7.3.7 WaSSI-C模型的率定和驗證 221
7.3.8 雜谷腦流域水碳過程模擬結果 226
7.3.9 雜谷腦流域水碳平衡的評價 235
7.4 本研究小結 237
主要參考文獻 238
第8章 北溫帶森林生態(tài)水文過程的變化規(guī)律 244
8.1森林生態(tài)系統(tǒng)對降水輸入過程的影響 245
8.1.1 森林冠層對降水的再分配過程 245
8.1.2 北溫帶主要森林類型對降雨輸入過程的影響 246
8.1.3 不同森林類型對降雪輸入過程的影響 247
8.2森林生態(tài)系統(tǒng)的蒸散規(guī)律 248
8.2.1 不同林木樹種的蒸騰規(guī)律 248
8.2.2 不同森林林分尺度的蒸騰耗水規(guī)律 249
8.2.3 林地地面的蒸發(fā)規(guī)律 250
8.3 小流域森林覆蓋率對徑流的影響 251
8.3.1 對比流域森林覆蓋率和年徑流量變化情況 251
8.3.2 森林覆蓋率變化對年徑流深度的影響 252
8.3.3 森林覆被變化對洪峰徑流的影響 253
8.3.4 森林覆被變化對融雪徑流的影響 253
8.4 大流域森林植被變化對徑流的影響 254
8.4.1 湯旺河流域的森林覆蓋率變化 254
8.4.2 森林覆蓋率變化對年徑流深度的影響 256
8.4.3 森林覆蓋率變化和氣候變化對河川徑流的貢獻率分析 258
主要參考文獻 259
第9章 中溫帶森林生態(tài)水文過程的變化規(guī)律 263
9.1 中溫帶森林生態(tài)系統(tǒng)的降水再分配過程 263
9.1.1 不同樹種降雨截留的差異 263
9.1.2 中溫帶針闊葉混交林的降雨再分配過程 267
9.2 森林生態(tài)系統(tǒng)的蒸散規(guī)律 270
9.2.1 主要樹種的蒸騰規(guī)律 270
9.2.2 森林蒸散模型與模擬研究 277
9.2.3 中溫帶針闊葉混交林的積雪升華過程 282
9.2.4 森林流域蒸散過程的時空變化 289
9.3 森林流域徑流變化及其影響因素 295
9.3.1 森林流域徑流變化分析 296
9.3.2 森林流域徑流的主要影響因素分析 301
9.3.3 氣候變化和土地利用變化對徑流的影響 309
主要參考文獻 316
第10章 南亞熱帶降水時空特征變化對植被水文過程的影響 322
10.1 近50年來南亞熱帶區(qū)域降水的基本特征 322
10.1.1 年際動態(tài) 322
10.1.2 季節(jié)動態(tài) 322
10.1.3 日動態(tài) 323
10.1.4 特征與變化趨勢評估 323
10.2 降水在南亞熱帶主要植被類型中的再分配過程 323
10.2.1 研究方法 324
10.2.2 穿透水 324
10.2.3 樹干徑流 326
10.2.4 冠層截留 330
10.2.5 穿透水與樹干徑流的養(yǎng)分特征 331
10.2.6 討論 333
10.3 南亞熱帶主要植被類型的降水-產流特征 333
10.3.1 徑流量的測定與計算 333
10.3.2 3種森林生態(tài)系統(tǒng)的徑流特征 334
10.3.3 地表徑流與降水的關系 336
10.3.4 我國森林與年徑流量關系研究 338
10.3.5 鼎湖山3種林型徑流的養(yǎng)分特征 338
10.3.6 結論 339
10.4 南亞熱帶主要植被類型的蒸散過程 340
10.4.1 潛在蒸散的計算方法 341
10.4.2 蒸散的研究方法 342
10.4.3 影響潛在蒸散的氣象因子分析 345
10.4.4 潛在蒸散的計算結果 348
10.4.5 蒸散對比分析 351
10.4.6 濕潤指數(shù) 352
10.4.7 蒸散過程與脆弱性探討 352
主要參考文獻 353
第11章 西北干旱半干旱區(qū)涇河流域植被格局變化與水文和水土流失響應 355
11.1 涇河流域概況 355
11.1.1 氣候 355
11.1.2 地質與土壤 356
11.1.3 植被 356
11.1.4 水文與水土流失 356
11.1.5 社會經濟 357
11.1.6 主要生態(tài)環(huán)境問題 357
11.2 涇河流域植被-降水耦合過程研究 359
11.2.1 涇河流域植被分布現(xiàn)狀 359
11.2.2 涇河流域潛在植被分析 359
11.2.3 涇河流域植被退化分析 362
11.2.4 涇河流域植被-降水的耦合關系 364
11.3 涇河流域植被景觀格局與水土流失過程 369
11.3.1 涇河流域植被景觀格局分析 369
11.3.2 涇河流域植被景觀格局對水土流失過程的影響 372
11.3.3 水土流失與植被景觀格局耦合過程分析 376
11.3.4 三水河流域森林破碎化對水文過程的影響 380
11.4 小流域植被變化的水土流失效應模擬研究 386
11.4.1 汭河流域植被變化對水土流失的影響分析 386
11.4.2 內河流域植被覆蓋變化的水文過程模擬研究 390
主要參考文獻 395
第12章 西南亞高山森林植被生態(tài)水文過程的時空特征 397
12.1 川西亞高山森林植被對降水輸入時空過程的影響 397
12.1.1 不同森林類型冠層對降水輸入過程的影響 397