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徐宗学，刘浏，刘兆飞 著

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• 气候变化
• 流域水循环
• 水资源
• 水文模型
• 生态水文
• 极端气候
• 水旱灾害
• 气候影响
• 水文过程
• 可持续发展

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030436740

版次：1

商品编码：11720099

包装：平装

丛书名： 水科学前沿丛书

开本：16开

出版时间：2015-06-01

用纸：胶版纸

页数：468

正文语种：中文

内容简介

　　《气候变化影响下的流域水循环》围绕着水文科学研究中"气候变化对水循环影响"这一热点问题，从气候变化背景、与水循环相互作用关系，国内外气候变化研究成果综述，到气候变化的过去、现状与未来，阐述了气候变化背景下流域水循环问题。主要内容包含了气候要素长期变化趋势分析与突变检验，大气环流模式（GCM）适应性评估，降尺度模型构建，流域水文过程的分布式模拟，基于陆-气耦合的流域水循环对气候变化的响应等。其基本内容皆源于作者过去十几年来的研究成果，并且均为我国具有代表性流域的实例研究。

目录

序一
序二
前言
第1章 绪论
1.1 全球气候变化
1.2 气候变化的定义
1.2.1 天气、气候
1.2.2 气候变化
1.3 气候变化影响研究方法
1.3.1 社会经济情景的构建及应用
1.3.2 气候变化情景的构建及应用
1.3.3 气候变化影响评估中的不确定性
1.4 国内外气候变化研究成果综述
1.5 本章小结
参考文献

第2章 气候变化趋势分析与检验
2.1 趋势检验方法
2.1.1 Mann-Kendall非参数统计检验方法
2.1.2 非参数Sen's方法
2.2 Hurst指数法
2.3 非参数突变检验
2.3.1 Mann-Kendall法
2.3.2 Pettitt法
2.4 中国降水特征分析
2.4.1 中国降水趋势分析
2.4.2 中国降水受ENSO的影响分析
2.5 塔里木河流域气候要素趋势分析
2.5.1 数据
2.5.2 水文气象要素变化趋势分析
2.5.3 降水量变化趋势分析
2.5.4 流量变化趋势分析
2.6 雅鲁藏布江流域气候要素趋势分析
2.6.1 数据
2.6.2 历史降水与气温变化趋势
2.6.3 未来降水与气温变化趋势
2.6.4 径流变化趋势
2.7 黄河流域气候要素趋势分析
2.7.1 数据
2.7.2 气温结果分析
2.7.3 降水分析
2.7.4 蒸发皿蒸发量分析
2.8 太湖流域气候要素分析
2.8.1 数据
2.8.2 研究区气候变化趋势分析
2.8.3 气候要素未来变化趋势分析
2.8.4 研究区气候突变分析
2.9 本章小结
2.9.1 中国降水变化
2.9.2 塔里木河流域水文气候要素变化
2.9.3 雅鲁藏布江流域水文气候要素变化
2.9.4 黄河流域水文气候要素变化
参考文献

第3章 大气环流模式（GCM）评估
3.1 评估方法与数据来源
3.1.1 评估方法
3.1.2 数据
3.2 中国东部季风区
3.2.1 综合评估结果
3.2.2 平均气温变化模拟
3.2.3 最高气温变化模拟
3.2.4 最低气温变化模拟
3.2.5 降水量变化模拟
3.2.6 环流场评估
3.3 松花江流域
3.3.1 高空气象变量评估结果
3.3.2 地面气候要素评估结果
3.3.3 综合评估结果
3.4 海河流域
3.4.1 高空气象变量评估结果
3.4.2 地面气候要素评估结果
3.4.3 综合评估结果
3.5 黄河流域
3.5.1 高空气象变量评估结果
3.5.2 地面气候要素评估结果
3.5.3 综合评估结果
3.6 淮河流域
3.6.1 高空气象变量评估结果
3.6.2 地面气候要素评估结果
3.6.3 综合评估结果
3.7 长江流域
3.7.1 月平均相对湿度
3.7.2 月平均气温
3.7.3 纬向风速及经向风速
3.7.4 位势高度
3.7.5 综合评价结果
3.8 珠江流域
3.8.1 高空气象变量评估结果
3.8.2 地面气候要素评估结果
3.8.3 综合评估结果
3.9 雅鲁藏布江流域
3.9.1 地面要素评估结果
3.9.2 高空要素评估结果
3.9.3 综合评估结果
3.10 本章小结
参考文献

第4章 气候变化对塔里木河流域干旱的影响
4.1 塔里木河流域概况
4.1.1 塔里木河流域简介
4.1.2 塔里木河流域自然环境特征
4.2 VIC模型构建
4.2.1 模型设置
4.2.2 模型输入
4.2.3 参数敏感性分析
4.2.4 模型率定与验证
4.3 未来气候情景构建
4.3.1 统计降尺度模型的应用
4.3.2 源区未来气候变化情景分析
4.4 流域蒸散发对气候变化的响应
4.5 气候变化对塔里木河流域源区干旱的影响
4.5.1 气候变化对源流区气象干旱的影响
4.5.2 未来气候变化对源流区水文干旱的影响
4.6 本章小结
参考文献

第5章 气候变化对雅鲁藏布江流域水循环的影响
5.1 研究区概况
5.1.1 雅鲁藏布江流域概况
5.1.2 拉萨河流域概况
5.2 水文模型
5.2.1 SIMHYD模型
5.2.2 GR4J模型
5.2.3 模型参数优化方法
5.3 模型构建
5.3.1 子流域及驱动数据
5.3.2 模型设定及区域化方法
5.3.3 模型率定与验证结果
5.3.4 区域化结果及讨论
5.4 气候变化对雅鲁藏布江流域水循环的影响
5.4.1 未来气候情景构建
5.4.2 水文模型参数的设定
5.4.3 结果分析与讨论
5.4.4 未来降水变化
5.5 气候变化对拉萨河流域水循环的影响
5.5.1 VIC模型构建
5.5.2 GCMs降尺度数据适用性验证
5.5.3 未来气候变化情景
5.5.4 主要水文要素对气候变化的响应
5.6 本章小结
参考文献

第6章 气候变化对黄河流域水循环的影响
6.1 研究区概况
6.2 黄河典型流域模型构建
6.2.1 SWAT模型简介
6.2.2 SWAT模型在黄河上游流域的应用
6.2.3 SWAT模型在渭河流域的应用
6.2.4 SWAT模型在伊洛河流域的应用
6.3 未来情景构建
6.3.1 SDSM模型简介
6.3.2 SDSM模型设置
6.3.3 数据
6.3.4 统计降尺度结果及分析
6.4 气候变化对黄河典型流域水循环的影响
6.4.1 径流量对未来气候变化的响应
6.4.2 未来气候变化条件下径流量的空间分布
6.5 本章小结
参考文献

第7章 气候变化对太湖流域径流及洪水的影响
7.1 太湖流域简介
7.2 未来气候变化情景构建
7.2.1 区域气候模式PRECIS
7.2.2 统计降尺度模型SDSM
7.2.3 PRECIS模拟验证
7.2.4 PRECIS生成的气候变化情景
7.2.5 SDSM模型率定及验证
7.2.6 SDSM生成的气候变化情景
7.2.7 PRECIS和SDSM比较分析
7.3 流域径流对气候变化的响应
7.3.1 VIC模型参数库构建
7.3.2 模型参数率定及验证
7.3.3 PRECIS情景下的径流响应
7.3.4 SDSM情景下的径流响应
7.4 水文-水力学耦合模型构建
7.4.1 上游山区产汇流模拟
7.4.2 平原区水动力学模拟
7.4.3 未来太湖洪水位变化
7.5 洪水风险计算方案
7.5.1 洪水淹没深度分布模拟方案
7.5.2 经济分类和计算
7.5.3 场次洪灾损失估计
7.5.4 基于事件的洪水风险计算
7.5.5 情景方案设计
7.6 气候变化及人类活动影响下的流域洪水风险
7.6.1 社会经济与降水变化组合情景
7.6.2 社会经济、降水变化与海平面上升组合情景
7.6.3 降水增加5％与海平面上升组合情景
7.6.4 多因子组合影响
7.7 本章小结
参考文献

第8章 气候变化和人类活动影响甄别
8.1 方法介绍
8.1.1 敏感性系数法
8.1.2 动力水量平衡模型
8.2 气候变化和人类活动对黄河流域径流影响
8.2.1 黄河上游流域
8.2.2 渭河流域气候变化和人类活动影响的甄别
8.2.3 气候变化和人类活动对黑河流域径流的影响
8.3 本章小结
参考文献

第9章 气候变化影响评估中的不确定性
9.1 水文模型的不确定性分析
9.1.1 WASMOD模型和SWAT模型简介
9.1.2 WASMOD模型径流模拟
9.1.3 WASMOD模型不确定性分析
9.1.4 SWAT模型径流模拟
9.1.5 SWAT模型不确定性分析
9.2 降尺度模型应用及其不确定性分析
9.2.1 常用的统计降尺度方法
9.2.2 东江流域概况
9.2.3 基于人工神经网络的统计降尺度方法
9.2.4 SDSM模型
9.2.5 ASD模型
9.2.6 NCC／GUWG天气发生器
9.3 本章小结
参考文献
附图
附表
彩图

精彩书摘

　　《气候变化影响下的流域水循环》：
　　使用全球气候模式气候变化预估数据分析雅鲁藏布江流域未来降水与平均气温的变化趋势。气候模拟试验预估数据是中国气象局国家气候中心2009年11月发布的中国地区气候变化预估数据集V2.0，包括降水和气温月平均资料。原始数据源自IPCCPCMDI（program for climate model diagnosis and intercomparasion），这一数据集是通过对参与IPCC AR4的20多个不同分辨率的全球气候模式GCM的模拟结果进行降尺度计算而得到的，并将其统一到同一分辨率下，对其在东亚地区的模拟结果进行检验，生成的一套1901～2100年月平均降水和气温的多模式集合数据集。本节选择多模式集成的三种不同情景月平均数据，分别为SRES AIB情景，使用17个模式集合平均；SRES A2情景，使用16个模式集合平均；SRES B1情景，使用17个模式集合平均；关于模式的具体介绍参见https：／／esg.llnl.gov：8443／index.jsp。各个不同情景模式预估数据的空间分辨率均为1°×1°，区域范围是72°～135°E、15.5°～55.5°N（图2—16），选择流域内的格点平均作为区域平均值。
　　图2—24（a）显示了2010～2100年A1B、A2和B1三个情景下雅鲁藏布江流域季节气温和年平均气温的变化情况。三个情景下，季节和年平均气温均显示出强烈增温趋势。其中，A2情景下增温最为强烈，年平均气温增加趋势达到0.54℃／10a；春、夏、秋、冬气温的增加趋势分别达到0.57℃／10a、0.44℃／10a、0.48℃／10a、0.66℃／10a。B1情景是三个情景中增温趋势最小的，年和春夏秋冬四季增温趋势分别为0.42℃／10a、0.44℃／10a、0.35℃／10a、0.38℃／10a、0.53℃／10a。四季中，冬季增温趋势最为显著，夏季增温趋势最小。
　　对于2010～2100年降水而言（图2—24（b）），A1B、A2和B1情景下的年降水量均具有显著增加趋势，线性趋势分别达到18.57mm／10a、23.89mm／10a、9.16mm／10a，均通过了0.01显著性水平检验。A1B情景下，季节性降水量增加趋势从高到底分别为夏季（14.38mm／10a）、秋季（2.67mm／10a）、春季（1.03mm／10a）和冬季（0.53mm／10a）。A2情景下，季节性降水量增加趋势从高到底分别为夏季（18.58mm／10a）、秋季（3.97mm／10a）、春季（2.06mm／10a）和冬季（—0.76mm／10a）。B1情景下，季节性降水量增加趋势从高到底分别为夏季（8.15mm／10a）、秋季（0.90mm／10a）、春季（0.76mm／10a）和冬季（—0.64mm／10a）。尽管冬季降水量在A2和B1情景下均显示出一定的降低趋势，但它们均未通过0.05水平显著性检验。三种情景下季节性降水线性趋势分析可知，夏季降水增加幅度最高，其次为秋季和春季降水。
　　……

前言/序言

图书名称：河流、沉积物与生态系统的动力学：跨尺度过程与管理挑战 内容简介 本书深入探讨了河流系统复杂且相互关联的组成部分——水流、沉积物输运和生态功能——在不同空间和时间尺度上的动态演变及其相互作用机制。全书旨在提供一个全面的理论框架，用以理解塑造河流形态、维持生态健康并应对全球变化带来挑战的关键过程。 第一部分：河流形态与水文过程的基础 本部分奠定了理解河流系统的基础，侧重于水流的物理学和水文过程的控制因素。 第一章：河流形态学的基本原理与演化 本章首先界定了河流系统的基本概念，包括河道、漫滩、心滩和河岸带的几何特征。重点讨论了水流作用下的地貌平衡理论，分析了弗鲁德数（Froude Number）、雷诺数（Reynolds Number）在区分层流与湍流状态中的作用。随后，深入探讨了河流演化的基本过程：侧向迁移、纵向调整以及分汊河道与辫状河道的形成机制。通过对历史案例的分析，揭示了在不同地质和气候背景下，河流如何趋向于特定形态的内在驱动力。特别关注了河流地貌对外部扰动（如土地利用变化或地质构造抬升）的响应速度和恢复力。 第二章：水文过程的特征与模拟 本章聚焦于流域尺度上的水量平衡与分配。详细阐述了降水、蒸散发、入渗和地下水补给等过程对河道流量的直接影响。引入了水文响应函数（Hydrograph Decomposition）的概念，区分快流响应和基流。对不同时空尺度的水文模型进行了比较评估，包括概念性模型（如单位线法）和基于物理过程的分布式模型。着重讨论了极端水文事件（如暴雨洪水和长期干旱）的频率分析和风险评估方法，为水资源规划提供科学依据。 第二部分：沉积物输运的机制与模型 沉积物是河流形态和生态环境的物质载体。本部分详尽剖析了沉积物的来源、输送、沉积过程及其对河流系统结构的影响。 第三章：流域侵蚀与沉积物来源的追踪 本章探究了流域内侵蚀的各个环节，从坡面产流到沟道系统汇集。区分了表层侵蚀、浅层土壤侵蚀与深层物质运动（如滑坡）的贡献。重点介绍了同位素示踪技术和遥感监测技术在识别主要侵蚀源区域和量化沉积物产率中的应用。讨论了植被覆盖、土壤类型和农业实践如何调节流域尺度的沉积物负荷。 第四章：河道内沉积物运动的动力学 深入解析了河床物质的运动模式。区分了挟沙流（Suspended Load）、推移质（Bedload）和爬行运动（Creep）的输移效率和能量消耗。详细阐述了沙波（Ripples）、沙丘（Dunes）等河床地貌的形成、迁移和演变，并介绍了谢尔兹公式（Shields Criterion）等用于估算起动应力的经典理论。同时，探讨了巨型洪水或非常规水流条件下，沉积物输运的非线性响应，以及砾石河床的长期演化规律。 第五章：河口与三角洲的沉积物汇集与地貌平衡 本章将视角扩展至河流的末端——三角洲系统。分析了河流动力、海浪作用和潮汐作用如何共同控制三角洲的沉积物分配和地貌演化。探讨了三角洲迁移理论（Delta Plain Progradation/Retreat），以及在海平面变化和人类活动（如修建大坝截留泥沙）背景下，三角洲抵岸带侵蚀和地貌沉降的相互作用。 第三部分：河流生态系统的相互作用与管理 本部分将物理和地貌过程与生物学功能联系起来，探讨河流生态系统的健康指标和可持续管理策略。 第六章：水文连通性与河岸带的生态功能 水文连通性被视为河流生态系统健康的核心指标。本章详细分析了纵向、侧向和垂直连通性的丧失对鱼类洄游、营养物质交换和栖息地多样性的影响。特别关注河漫滩的淹没频率和持续时间如何影响植被群落结构、土壤有机质的积累以及生物栖息地的形成。引入了“脉冲理论”，解释了河流的周期性洪水如何驱动生态系统的结构和功能维持。 第七章：栖息地结构与水文-沉积物耦合 本章探讨了沉积物对生物栖息地的塑造作用。分析了不同沉积物粒径分布如何影响底栖生物的群落结构和生物多样性。研究了水流速度、水深和底床粗度如何共同决定微生境（Microhabitats）的可用性。通过对特定鱼类物种的栖息地需求分析，建立了水文-沉积物-栖息地（HSD）耦合模型，以预测河道整治工程对生物群落的潜在影响。 第八章：跨尺度河流管理挑战与综合应对 本章面向实际应用，讨论了在面对复杂的流域系统时，如何制定有效的管理策略。涵盖了流域综合水资源管理（IWRM）的原则，强调了自上而下（政策制定）与自下而上（社区参与）相结合的管理模式。重点讨论了生态流量（Environmental Flow）的确定方法，以及如何通过生态工程（如退堤还田、恢复自然蜿蜒度）而非单纯的硬质工程（如修建堤坝）来增强河流的韧性（Resilience）。最后，探讨了在气候变率加剧的背景下，如何通过动态和适应性的管理方法，平衡防洪、供水和生态保护之间的复杂权衡关系。 本书内容严谨，理论深度与实践应用相结合，适合水利工程、河流地貌学、水文学、环境科学及生态学等领域的科研人员、工程师及政府决策者参考。

评分☆☆☆☆☆

评价五 读完《气候变化影响下的流域水循环》，我最大的感受是，我们对于“水”的认知，需要一次“升级”。这本书不仅仅是在科普，它更像是一份“行动指南”，虽然没有直接告诉你“怎么办”，但它让你清楚地看到了“为什么”。我特别欣赏书中对“水文模型”的介绍，以及它如何被用来预测未来的水资源情景。这让我意识到，科学的力量是可以帮助我们提前规避风险的。书中还提到了“适应性管理”的概念，也就是在不确定性增大的情况下，如何采取更灵活、更具弹性的水资源管理策略。这让我联想到，我们平时对于洪涝和干旱的应对，往往是被动的，而这本书所倡导的，是一种主动的、前瞻性的思考。而且，书中还强调了“生态流量”的重要性。我之前很少会想到，河流的水不仅仅是为了满足人类的需求，它本身也需要一定的流量来维持其生态系统的健康。气候变化如何影响生态流量，从而威胁到河流的生命力，这一部分的内容让我对河流产生了一种全新的敬畏感。总而言之，这本书让我明白，水循环的未来，与气候变化紧密相连，而我们每个人，都在这场变化中扮演着角色，无论是受影响者，还是潜在的改变者。

评分☆☆☆☆☆

评价四 《气候变化影响下的流域水循环》这本书，给我带来了非常深刻的启发，甚至可以说是一种“危机感”的提升。作者并没有煽情地去描述气候变化的灾难，而是用一种冷静、理性的方式，抽丝剥茧般地揭示了气候变化对水循环带来的微妙但又致命的改变。我尤其被书中关于“水分平衡”的论述所吸引。我们通常只看到流入和流出的水量，但书中强调了水分平衡的背后，隐藏着无数个相互作用的环节。例如，蒸发量增加，不仅影响了土壤湿度，也加剧了空气的干燥，这对于许多依赖湿润环境的生物来说，无疑是灭顶之灾。而反过来，如果植被覆盖率下降，土壤的固水能力就会减弱，降雨时径流会加速，雨水留不住，土壤会流失，形成恶性循环。书中对于“水权分配”的讨论也让我耳目一新。在气候变化导致水资源日益稀缺的情况下，不同用水群体之间的矛盾会如何激化？农业、工业、生活用水，以及生态用水，如何在有限的水资源面前进行博弈？这些都是这本书抛出的深刻问题，让我不得不去思考。它让我意识到，水资源的分配问题，在气候变化的背景下，将变得更加复杂和敏感，需要更智慧、更公平的解决方案。

评分☆☆☆☆☆

评价一 这本书的书名是《气候变化影响下的流域水循环》，读完之后，我真的对我们赖以生存的水资源有了全新的认识。以前总觉得水就是一种恒定的资源，天上会下雨，地上就有河，好像永远不会枯竭。但这本书就像一把钥匙，打开了我对水循环复杂性的认知大门。它不仅仅是简单地讲述降雨、蒸发、径流这些基础概念，而是深入剖析了在日益严峻的气候变化背景下，这些过程是如何被打破、被扭曲的。书中详细阐述了全球变暖如何导致冰川融化加速，从而短期内增加河流流量，但长期来看却意味着河流的源头枯竭；又如极端降水事件频发，一方面可能导致严重的洪涝灾害，另一方面长时间的干旱又会使土壤含水量急剧下降，影响植被生长，进而加剧水土流失。作者通过大量的案例研究和数据分析，生动地展现了这些变化并非遥不可及的理论，而是真切地发生在我们身边的现实。读完之后，我对家乡河流的变化有了更深的忧虑，也开始反思我们日常生活中对水的浪费，以及这些看似微小的行为对整个流域水循环可能造成的连锁反应。这本书让我意识到，保护水资源，不仅仅是政府的责任，更是我们每一个人的使命。它引导我去思考，作为流域下游的居民，我们应该如何适应这些变化，又如何为减缓气候变化做出贡献。

评分☆☆☆☆☆

评价二 《气候变化影响下的流域水循环》这本书，简直是一场思维的盛宴！我必须说，作者的洞察力实在太惊人了。他不仅仅是在罗列数据和事实，更是在构建一种全新的视角来理解水。我过去对水文学的理解，可以说是“知其然，不知其所以然”。但这本书，就像一位经验丰富的向导，带领我一步步深入到流域这个复杂而精密的系统之中。让我印象最深刻的是，书中关于“水的时间性”的论述。我们往往习惯于从空间上理解河流和湖泊，但这本书强调了水在时间维度上的流动和累积。气候变化如何扰乱了这种时间性？比如，降雨量的季节性分布发生改变，导致丰水期和枯水期的时间节点错乱，这对于农业灌溉、城市供水，甚至是湿地生态系统的健康，都带来了前所未有的挑战。作者还特别提到了“水滞留时间”的概念，以及它如何影响水质和水温，进而对鱼类和其他水生生物产生影响。读到这里，我才恍然大悟，为什么有些地方的河流会莫名其妙地出现污染加剧，或者鱼虾死亡的情况。原来，这些都是气候变化“慢刀子”在悄悄作祟。这本书让我深刻体会到，我们不能再用过去的眼光来看待水的问题，必须认识到它在变化，而且变化的速度可能比我们想象的还要快。

评分☆☆☆☆☆

评价三 这绝对是一本我读过的最“接地气”的科学读物！《气候变化影响下的流域水循环》这本书，虽然标题听起来很学术，但读起来却一点也不枯燥。作者以一种非常平易近人的方式，将那些复杂的科学概念呈现在我眼前。我最喜欢的部分是书中关于“水文情景模拟”的介绍。它不是那种干巴巴的理论推演，而是通过一些生动的例子，比如某个地区因为降雨模式改变，导致地下水位下降，农民不得不改变耕种方式，或者城市需要投资修建新的蓄水设施。这些都让我觉得，书中的内容离我的生活并不遥远。作者还用了很多图表和插画，把那些抽象的水循环过程变得可视化，我一个非专业人士也能大致理解。而且，书中还探讨了气候变化对不同流域的影响差异。有的地方可能面临洪水威胁，有的地方则饱受干旱之苦，这让我意识到，应对水资源挑战需要因地制宜，不能一概而论。读完这本书，我感觉自己好像成了一个“流域观察员”，对家乡的水文情况多了一份关注，也对未来的水资源状况有了更多的思考。它让我明白，气候变化带来的影响是多方面的，而且是相互关联的，我们需要从一个更宏观的视角来审视我们与水之间的关系。

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