专家推荐国家自然科学奖项目公示

政府间气候变化专门委员会（IPCC）第4次评估报告Working Group II Report “Impacts, Adaptation and Vulnerability”在第三章“Fresh Water Resources and their Management”中【引文8】，引用该项目关于气候变化对黄河流域水文水资源影响的研究成果【代表性论文8】，作为评价气候变化对流域水资源影响的典型范例。该成果还被中国科学院秦大河院士（Cao et al., 2005, Chinese Sci. Bull.）、倪晋仁院士（Miao et al., 2011, Global Planet. Change）及中国工程院杨志峰院士（Yang et al., 2011, Hydrol. Sci. J.）引用。
自然地理
推荐专家3意见：
（注意：多名专家联合推荐时，推荐意见内容可各有侧重，推荐等级应一致。）
陆面与大气间水分、能量和二氧化碳通量是反映陆地生态系统功能的重要指标，也是研究生态与水文过程耦合机理的基础数据，以此为切入点，该项目在国内较早建立了涵盖我国北方缺水地区的通量观测网络，开展陆气通量变化的长期连续观测，获取了水分、能量和二氧化碳通量在日内、季节和年际的变化过程，全面而系统揭示了植被生态系统对蒸散发的微观控制机理，并为生态水文研究积累了十分宝贵的数据资料。在微观机理研究的基础上，该研究进一步分析了流域尺度气候-植被-水文耦合关系，并建立了理论公式，发展了流域生态水文学基础理论。提出了流域径流变化分析方法，定量解析了我国主要江河流域径流减少的要因和贡献率，是定量分析流域径流变化的有效方法。
3、该项目提出的流域径流对气候和下垫面变化的弹性系数方法【代表性论文6】，被德克萨斯大学达拉斯分校的Brikowski教授评价为该解析方法（在评价径流对气候变化响应时）具有仅需要气候变量均值及趋势和流域参数，而不依赖于大量观测数据的优点”（“These analytic methods have the advantage of requiring only mean or trend of climate and basin variables, and not requiring extensive historical measurements.）。（2015, Hydrol. Process.）【引文3】。该方法被国内外学者所广泛采用，如中国科学院傅伯杰院士等应用于黄土高原（Liang et al., 2015, Water Resour. Res.），中国科学院夏军院士等应用于北京水源区（Xia et al. , 2014, Hydrol. Sci. J.），中科院地理所汤秋鸿研究员等应用于黄河流域（Tang et al. , 2013, Hydrol. Earth Syst. Sci.），德国德累斯顿工业大学Renner博士等应用于美国400多个流域（Renner and Bernhofer, 2012, Hydrol. Earth Syst. Sci.）。
1、该项目关于蒸发能力演变规律及蒸发悖论的阐释【代表性论文1】，受到国内外学者的广泛关注。美国两院院士Dickinson教授（2012,Atmos. Chem. Phys.）【引文1】引用了该项目关于中国蒸发皿观测值变化趋势的结果。关于蒸发皿下降原因的结论被中国工程院张建云院士引用（Bao, et al., 2011, IAHS Publ., 344）。提出的蒸发能力两阶段变化趋势的结论被中国科学院刘昌明院士所引用（Liu et al., 2013, Theor. Appl. Climatol.）。该项目在华北农田的水分-能量-CO2交换机理研究成果得到广泛引用【代表性论文2】。美国两院院士Dickinson教授团队（2013,Rev. Geophys.）【引文2】引用该成果，阐述了植被类型对蒸散发的重要影响。中国工程院康绍忠院士（Ding, et al., 2013, Agric. For. Meteorol.），美国新罕布什尔大学Xiao教授（Xiao, et al., 2013, Agric. For. Meteorol.），美国俄克拉荷马州立大学Kakani教授（Wagle & Kakani, 2013, Ecohydrology）等引用该成果作为同类观测的参照与验证。
该项目注重观测数据积累、学科交叉、理论与实践相结合，取得了丰硕的原创性成果。项目第一完成人及其研究团队长期活跃在生态水文科研第一线，研究成果在国内外同行中有广泛影响。
推荐该项目为国家自然科学奖二等奖。
推荐专家3姓名
程国栋
推荐专家3工作单位
中国科学院寒区旱区环境与工程研究所
推荐专家3职称
研究员
推荐专家3学科专业
该项目的 8 篇代表性论文发表于同领域的国际顶级期刊上，其中5篇发表于Water Resources Research；8 篇代表性论文被他引 476 次，其中 SCI他引 453 次。 该项目成果获 2015 年度教育部自然科学一等奖。
客观评价：
该项目8篇代表性论文在Web of Science中他引476次，其中SCI他引453次（附件3）。主要完成人应邀在AGU Fall Meeting等国际会议、美国驻华大使馆等机构作主旨/特邀报告9次。所建立的流域气候-水文-植被耦合关系函数被澳大利亚科学院、英国皇家科学院院士Farquhar教授命名为“Choudhury-Yang方程”，项目主要成果被政府间气候变化专门委员会（IPCC）第4次评估报告等引用，并获2015年度教育部自然科学一等奖（附件7-1）。
1、揭示了我国缺水地区的生态与水文过程耦合机理。基于长期气象水文观 测，辨析了导致我国河川径流减小的气候因素和人为因素，揭示了全国不同气 候区的水热耦合演变规律；针对我国北方缺水地区，建立了以土壤-植被-大气系 统中水分、能量和二氧化碳通量观测为核心的生态水文观测站网，揭示了我国 北方典型生态脆弱区的生态与水文过程相互作用机理，为生态水文学研究奠定 了重要的理论基础。
推荐专家2姓名
傅伯杰
推荐专家2工作单位
中国科学院生态环境研究中心
推荐专家2职称
研究员
推荐专家2学科专业
生态学
推荐专家2意见：
（注意：多名专家联合推荐时，推荐意见内容可各有侧重，推荐等级应一致。）
全球气候变化和强烈人类活动改变了陆地生态水文过程，对人类水安全、粮食安全和生态安全构成严重威胁，生态与水文相互作用机理是生态水文学的核心科学问题。该项目依托国家自然科学基金等系列项目，长期开展野外观测、机理分析、数值模拟和应用基础等研究，取得了系列创新成果。从水分与能量耦合角度揭示了作物生长与水分、能量、二氧化碳通量相互影响机理，实现了流域尺度的气候-水文-生态耦合模拟。基于气侯-水文-植被耦合关系，定量刻画了气候变化和人类活动对流域水文水资源及生态的影响，增进了变化环境下流域水文水资源时空演变规律的认识，为制定变化环境下的水与生态安全应对策略提供了科学支撑。
该项目从微观机理到宏观规律，从野外观测到理论分析，系统研究了变化环境下流域生态水文响应机理与规律，取得开创性研究成果，在国内外产生了广泛影响力。
推荐该项目为国家自然科学奖二等奖。
项目简介：
该项目属于水利工程学科。 全球气候变化和强烈人类活动改变了陆地生态水文过程，对人类水安全、 粮食安全和生态安全构成严重威胁。联合国教科文组织（UNESCO）国际水文 计划（IHP-Ⅴ）将生态水文学作为 21 世纪水文水资源研究的前沿领域，美国科 学院和工程院 Rodriguez-Iturbe 院士指出，生态与水文相互作用机理是生态水文 学的核心科学问题。该项目组在国家自然科学基金杰出青年基金、重点和重大 等系列项目资助下，经过十余年的系统深入研究，在生态水文机理与模型、理 论与方法、以及流域生态水文变化规律等方面取得的主要创新点如下：
该项目在相关领域的国际顶级期刊发表了大量具有影响力的论文，其中的8篇代表性论文中有5篇发表于水文水资源领域的国际顶级期刊Water Resources Research，在流域尺度上建立的气候-水文-植被耦合关系函数被国际同行命名为Choudhury-Yang方程。
推荐该项目为国家自然科学奖二等奖。
专家推荐国家自然科学奖项目公示
项目名称
变化环境下流域生态水文响应机理与规律
推荐专家1姓名
王光谦
推荐专家1工作单位
青海大学
推荐专家1职称
教授
推荐专家1学科专业
水利工程
推荐专家1意见：
（注意：多名专家联合推荐时，推荐意见内容可各有侧重，推荐等级应一致。）
近年来，以径流减少为主要特征的流域水文响应给我国水资源安全带来巨大挑战。该项目抓住变化环境下流域生态水文响应这一关键科学问题，从观测到机理，从理论到模型，从方法到应用，开展了具有原创性的研究工作，取得了丰硕的成果。这些成果对认识流域生态水文机理、理解流域水文过程演变、预测径流和植被变化都具有极为重要的科学意义，针对我国大江大河径流变化的规律性认识为我国水资源的可持续利用提供了重要科学基础。该项目团队在黄河流域开展的研究工作，定量辨识了气候变化和下垫面变化对黄河径流变化的贡献，特别是植被变化与水文变化相互作用的机理性认识，为更好理解黄河流域来水来沙变化提供了崭新的思路，径流变化归因分析方法也可以作为泥沙变化归因分析的借鉴。
3、提出了变化环境下流域生态水文响应分析框架，并应用于我国水文水资 源变化及其生态效应的评价。提出了基于 Choudhury-Yang 方程和分布式水文模 型的流域生态水文变化分析框架，定量评估了近 50 年来气候和下垫面变化对长 江、黄河、海河和松花江等流域径流减小的贡献，揭示了我国主要流域径流减 小的主要控制因素，以及植被恢复对黄土高原水文过程（主要包括蒸散发、径 流和土壤水分）的影响，为水资源可持续利用和生态保护提供了科学支撑。 国际 IAHS-PUB 科学计划发起人、美国伊利诺伊大学 Sivapalan 教授评价 Choudhury-Yang 方程“具有坚实的数理基础”、“给出了研究流域水量平衡对气候 和植被敏感性的框架”。Choudhury-Yang 方程被国际同行广泛应用于分析和预测 气候变化和人类活动影响下的流域水文水资源演变，澳大利亚国家水委员会在 “缺乏资料地区的水文计算指南”中推荐采用该方程。IPCC 第 4 次评估报告引用 该项目对黄河等流域径流演变的研究成果，作为评价气候变化对流域水资源影 响的典型范例。