变化环境下生态水文响应

when when
E0 P E0 P 0
1 exp tanh 1
1 1
1/
1/ 2
Budyko，1958

Fu，1981
1
n
1/ n
Choudhury，1999
2、Budyko框架的水文演变归因分析
E
1/ 1 1 E 1 P E0 E0 E0
Yang et al., 2006
3、宏观流域生态水文模型探索
参数的物理意义流域生态水文
3、宏观流域生态水文模型探索
n 1/ n S E0 b R P 1 1 , n a , P h
dt dt dt dt
where,
E
P ln P E0 ln E0 ln P E0 E 1/ E P E0 2 P E 0
2.0
1.5
1/ 1 1 E 1 P E0 P P 1/ 1 1 E E 1 P E0 E0 E0
北方流域，实际蒸发的下降主 要由降水减少引起； 南方流域，实际蒸发的下降主 要由潜在蒸发下降引起；
PE* EE* WE* dE/dt
Trends (mm/yr2)
1.0 0.5
0.0
-0.5
-1.0
-1.5 -2.0 1
人类活动加剧引起的Budyko
2 3 Northern basins
全国 709个 气象站
1990
2000
85 年以前，气温微弱增加，蒸发皿 蒸发量下降； 86 年以后，气温显著增 加，蒸发皿蒸发量增加。
Βιβλιοθήκη Baidu
“蒸发悖论”总体存在
蒸发能力受辐射与水汽压差，即能量 与水分共同控制。 85 年以前，能量控 制为主；86年以后，水分控制为主。
1、“蒸发悖论”的规律与机理
利用PenPan公式（Roderick等，2007；Yang等，2011）
25.0 22.0 19.0 Pan evaporation 16.0 13.0 10.0 2010
Annual mean air temperature (℃)
1800 1600 1400 1200 1000 1950 1960
Tmean 线性 (Tmean) 线性 (Pan evaporation) 1970 1980
……
NICEE
请批评指正！
阶段 u* -2.55 -1.87 -1.04 Rn* -0.81 -1.27 -0.07 ea* -1.72 -0.67 -2.7 Ta* 3.84 0.49 6.88 合计 -1.24 -3.32 3.05 实测 -2.21 -4.63 4.61
1956-2005 1956-1985 1986-2005
变化环境下的水问题学术研讨会－浙江大学
变化环境下生态水文响应
清华大学水利水电工程系 丛振涛 2013-6-15
汇报提纲


“蒸发悖论”的规律与机理
Budyko框架下水文演变归因分析

宏观流域生态水文模型探索
变化环境下生态水文响应
P=ET+R+△S

科学问题
潜在蒸发如何变化？原因是什么？


《黑河流域上游生态水文模型集成研究》
基金项目
负责项目：
1. 2. 3. 青年基金《“蒸发悖论”的规律、机理与响应研究》 面上基金《气候变化对冬小麦耗水及灌溉需水的影响研究》 面上基金《基于最优性原理的干旱区生态水文研究》
参与项目：
1. 重大计划《黑河流域上游生态水文模型集成研究》
2.
3.
重点项目《我国北方典型流域对气候变化的生态水文响应研究》
Fu’s equation can be expressed as
E P E0 P E0
1/
Taking the derivative with respect to time dE dE dP d E E 0 E PE * EE* WE*
Rn a Ep r f q u es ea a s a
dE p
E p dRn E p du E p dea E p dTa * * Rn u* ea Ta* dt Rn dt u dt ea dt Ta dt
dR R dP R dE0 R dh R dS PR* ER* HR* SR* dt P dt E0 dt h dt S dt
2.0
Trends (mm/yr2)
1.0 0.0
PR*
ER*
HR*
SR*
-1.0
-2.0 -3.0 1 2 Northern basins 3 4 5
结果表明，1956～1986年蒸发皿蒸发皿下降主要受风速下降和辐射下降的影响； 1986～2005年蒸发皿蒸发皿增加主要受气温增加的影响。
2、Budyko框架的水文演变归因分析
潜在蒸发与实际蒸发之间的联系－Bukyko框架
E P 1, E E0 1,
F E P E0 P
Southern basins
3、宏观流域生态水文模型探索
土壤蓄水能力S与植被特征的关系：

S , S nZ r h
研究展望

概念性流域生态水文模型； 生态过程对水文过程的响应：根系,冠层截留； 产流机制：蓄满产流 vs 超渗产流； 人类活动的反映：土地利用，水库，……； ……
实际蒸发如何变化？原因是什么？
流域产流如何变化？原因是什么？ 生态水文如何变化？原因是什么？
1、“蒸发悖论”的规律与机理
农业节水 专题研究 参照作物腾发量呈下降趋势 文献调研与“蒸发悖论” 自然科学基金青年基金：“蒸发悖论”的规律、机理与响应研究
2000
Annual pan evaporation (mm/a)
4 5 South basins
曲线变化不可忽略。
2、Budyko框架的水文演变归因分析
dE dE dP d E E 0 E PE * EE * WE * dt dt dt dt
Climate elasticity
E
1/ 1 1 E 1 P E0 P P