《青藏高原典型流域的凍土水文變化模擬與分析》以黑河上游和雅魯藏布江上游流域為青藏高原北、南兩個典型研究流域,基于分布式模型GBEHM模擬分析了過去30年氣候變化下兩個流域凍土變化與水文變化的規(guī)律,以及不同流域凍土變化對水文過程的影響。在此基礎上,預測了未來50年氣候情景下兩個流域的凍土水文變化。此外,《青藏高原典型流域的凍土水文變化模擬與分析》針對地形變化復雜,站點稀少的青藏高原地區(qū)發(fā)展了新的降水空間分布估計方法,可為從事高原山區(qū)凍土水文研究以及青藏高原地區(qū)水文水資源研究的工作者提供參考。
獲評清華大學優(yōu)秀博士學位論文,針對地形變化復雜,站點稀少的青藏高原地區(qū)發(fā)展了新的降水空間分布估計方法,可為從事高原山區(qū)凍土水文研究以及青藏高原地區(qū)水文水資源研究的工作者提供參考。
青藏高原是我國多條重要河流的發(fā)源地,流域水文變化對區(qū)域水資源可持續(xù)利用具有重要影響。受到全球氣候變化的廣泛影響,持續(xù)升溫導致青藏高原凍土顯著退化,而凍土變化進一步影響高原水文過程和水資源。深入理解凍土退化對流域水文過程的影響,對合理估計未來青藏高原江河源區(qū)的徑流變化趨勢,從而制定區(qū)域水資源可持續(xù)利用規(guī)劃具有重要理論意義和應用價值。近年來,越來越多的國內外研究聚焦于氣候變化下的高寒山區(qū)水文過程演變及其水資源效應。
王宇涵的博士學位論文針對氣候變化下青藏高原不同典型流域的凍土水文變化,旨在揭示凍土水文過程機理和變化規(guī)律。該研究選擇位于青藏高原北、南的黑河流域和雅魯藏布江流域,開發(fā)了針對高原復雜地形條件的降水空間分布估計方法,采用分布式生態(tài)水文模型(geomorphology based ecohydrological model,GBEHM),通過數(shù)值模擬分析了兩個典型流域在過去30年間的凍土與水文變化規(guī)律,對比了兩個流域凍土變化的水文效應,預測了未來氣候情景下的凍土水文變化。該研究取得了對氣候變化下青藏高原凍土水文變化的新認識,對未來青藏高原凍土水文研究具有重要參考意義; 揭示了未來氣候情景下青藏高原凍土水文變化趨勢,可為流域的水資源規(guī)劃提供重要借鑒。此外,針對地面氣象觀測站點稀少的問題,提出了基于貝葉斯原理的衛(wèi)星遙感降水數(shù)據(jù)和地面站點觀測降水數(shù)據(jù)的融合方法,更合理地估計了青藏高原地區(qū)降水空間分布,為青藏高原地區(qū)氣象水文研究提供了可靠的降水數(shù)據(jù)。
該書全面介紹了上述研究的思路、采用的方法和模型及詳細的結果分析等,內容翔實,可為研究生和科研工作者提供有益參考。
楊大文
清華大學水利系
2020年5月
王宇涵分別于2014年、2019年在清華大學獲得工學學士和博士學位。2017年10月到2018年7月,赴美國勞倫斯伯克利國家實驗室聯(lián)合培養(yǎng)10個月。王宇涵博士專注于高寒山區(qū)流域的凍土水文模擬研究,以及高原山區(qū)多源降水數(shù)據(jù)的融合研究,在相關領域國內外著名期刊(如Journal of Hydrology; Journal of Hydrometeorology等)共發(fā)表SCI論文和EI論文12篇(其中第一作者4篇)。參與國家自然科學基金重大研究計劃黑河流域上游生態(tài)水文過程耦合機理及模型研究和黃河源凍土區(qū)生態(tài)水文過程對氣候變化的響應等。
第1章緒論
1.1研究背景與意義
1.2國內外研究現(xiàn)狀
1.2.1青藏高原凍土的歷史變化
1.2.2凍土變化對水文過程的影響
1.2.3凍土變化及其水文影響的研究方法
1.2.4復雜地形下的降水空間插值
1.3已有研究中存在的不足
1.4研究思路和主要內容
第2章流域凍土水文模型及凍土水文變化分析方法
2.1分布式凍土水文模型GBEHM概況
2.1.1GBEHM原理
2.1.2土壤凍融過程模擬方法
2.1.3冰川消融模擬方法
2.2青藏高原典型流域概況
2.2.1黑河上游流域
2.2.2雅魯藏布江上游流域
2.3GBEHM在青藏高原典型流域的適用性評價
2.3.1雅魯藏布江上游流域GBEHM的構建
2.3.2模型在雅魯藏布江上游流域的適用性評價
2.3.3模型在黑河上游流域的適用性評價
2.4基于水文模擬結果的凍土水文變化分析方法
2.4.1凍土過程分析指標
2.4.2流域水文過程變化分析
2.4.3基于多元回歸分析的徑流彈性
2.5小結
第3章高原復雜地形條件下的降水空間插值方法
3.1高原復雜地形下降水數(shù)據(jù)的特點
3.2基于降水高程關系的降水空間插值方法
3.2.1方法介紹
3.2.2降水融合方法在黑河流域的應用
3.2.3降水融合方法及融合降水結果的合理性評價
3.3基于貝葉斯原理的降水數(shù)據(jù)融合方法
3.3.1方法介紹
3.3.2降水融合方法在青藏高原的應用
3.3.3降水融合方法及融合降水結果的合理性評價
3.4典型流域降水空間分布特征
3.4.1黑河上游流域年降水空間分布特征
3.4.2雅魯藏布江上游流域年降水空間分布特征
3.5小結
第4章典型流域過去30年的凍土水文模擬與變化分析
4.1典型流域氣象要素變化趨勢
4.1.1黑河上游流域降水氣溫變化趨勢
4.1.2雅魯藏布江上游流域降水氣溫變化趨勢
4.2黑河上游流域凍土退化對水文過程的影響
4.2.1凍土水文變化
4.2.2凍土退化對水文過程的影響
4.3雅魯藏布江上游流域凍土水文變化
4.3.1凍土變化
4.3.2水文過程變化
4.3.3凍土退化對水文過程的影響
4.4小結
第5章未來氣候變化情景下典型流域凍土水文過程模擬與變化
分析
5.1未來氣候情景的選擇與空間降尺度
5.1.1未來氣候情景數(shù)據(jù)的選取
5.1.2未來氣候情景數(shù)據(jù)的誤差校正及空間降尺度
5.1.3未來氣候情景下典型流域的降水氣溫變化
5.2未來黑河上游流域凍土水文變化預測
5.2.1流域凍土變化
5.2.2流域水文過程變化
5.2.3凍土變化對水文過程的影響
5.3未來雅魯藏布江上游流域凍土水文變化預測
5.3.1流域凍土變化
5.3.2流域水文過程變化
5.3.3凍土變化對水文過程的影響
5.4小結
第6章總結與展望
6.1主要研究成果
6.2主要創(chuàng)新點
6.3研究中的不足及展望
參考文獻
在學期間發(fā)表的學術論文與研究成果
致謝