黑河流域生态-水文过程集成研究

架设科学与决策之间的桥梁
—
立
决策者
项
科学之所以能成为真正的
依 据
决策支持系统
科学是因为能预测未来的 变化;
集 成 研
对未来变化的预测
决策之所以被称为科学的 决策是因为能洞察变化的 未来;
究
科学与决策之间的桥梁就
水文模型 生态模型 经济模型 是对未来变化的预见;
提高预测能力应该是科学
界追求的最高目标。
相
耦 合
互
耦作
合用
耦 合
耦
机 理
合与
耦效 合应
流 域 水 生 态 经 济 系 统 集
成
目
管
标 流域水-生态-经济系统观测、试验、模拟平台 理
研
研究内容
究
内 1, 冰雪、冻土演化与水文、水资源变化过程 容 与 2, 地表水与地下水转换过程及其生态效应 集 3, 不同尺度植被水分利用与耗水的生物学机制
黑河流域平台基础
现 有 流域地面观测系统
工
地面定位观测
wenku.baidu.com
作 基
气象观测 水文观测 长期生态定位站观测
础
长期水文定位站观测
与 条
航空遥感试验及辅助观测
件
配合航空遥感飞行进行 探空观测；
连续的汽溶胶光学特性
观测，移动气象观测；
连续的可覆盖所有加密
试验区的多普勒雷达降
水观测。
气象水文加 密观测站点
飞行区及飞行路线
作
ASTER，IKNOS，Hyperion
基
• 雷达卫星数据（ASAR和PalSAR）
础
• 被动微波亮度温度数据（AMSR-E和SSM/I）
与
条
件
黑河流域数据平台
现 数据基础 有
航空遥感数据 气象水文数据
工
依托“数字黑河”和基金委“西部 卫星遥感数据 降雨雷达数据
作 基
环境与生态数据中心”建立数据平 台，管理和发布试验数据。
冻土观测数据 积雪观测数据 森林结构数据 森林水文数据 生物物理参数数据 光谱数据
础
蒸散发数据
土壤湿度数据
与
组分温度数据 大气探空数据
条
……
件
模型集成开发环境
MMS-模块建模系统 SME空间建模模拟环境 STELLA图形化建模工具
黑河研究综合集成支持环境 ——e-Science
请各位专家批评指正！ 谢谢！
核
总体目标
心 通过建立黑河流域集观测、实验、模拟等环
科 节为一体的生态-水文过程集成研究平台。
学 问
揭示植物个体、群落、生态系统、景观、流域尺
题
度生态-水文过程相互作用规律
与
刻划气候变化和人类活动影响下内陆河流域生态-
总
水文过程机理
体
发展生态-水文过程尺度转换方法
研
建立耦合生态、水文和社会经济的流域集成模型
成 4, 典型植被格局生态-水文过程的相互作用机制
平 台
5, 流域经济-生态-水系统演变过程
6, 流域生态-水文集成模型与决策支持系统
黑河流域集成研究平台
集 成 平 台
建立遥感-地面观测一体化的、 高分辨率的、能够覆盖流域水、 生态及其他环境要素和社会经济 活动等方面的流域观测系统。
形成标准化的模型驱动数据集、参数 数据集及验证数据集，发展可共享的 流域数据信息系统和模型集成环境。
摄于2008，8，8
4. 陆地表层系统研究中区域实验
重大研究计划立项建议
黑河流域
生态-水文过程集成研究
学科发展的需要
—
当今世界己进入地球系统科学的时代。。
立
地球系统科学不同于传统地球科学的两大显明特点是:
项 依
1, 认识到必须从整体上观测地球,而不是单学科、单目标
据
“瞎子摸象”式地研究地球;
2, 认识到人类活动己足以改变地球,主张把 “人”放入地球
黑河流域生态水文定位观测站点
现
有
工
作
基
阿拉善荒漠生态水文
础
试验研究站
临泽内陆河流域综合 研究站（CERN）
与
条
件
黑河上游生态－水文 试验研究站
祁连山森林生态 系统观测点
已在黑河流域典型景观带建立了4个生态水文定位站， 其中临泽站是国家生态站和中国生态系统网络站。
黑河流域卫星遥感观测
现
有 工
• 收集多时段卫星遥感数据，并进行预处理； • 可见光/近红外、热红外及高光谱遥感数据，包括MODIS，TM，
科学家
整体研究地球表层系统的
立 项 依 据
边界清晰
理想平台
---
流 相对独立的整体 域
以水为主线
相同的
水-生态-经济系统
黑河---科学大平台
立
项
依
系统的流域科学研究支撑体系
据
II
外蒙阿尔泰山观测点
六个野外站点：4000m2,
黑
1350亩。
河
黑河流域生态-水文 野外观测、试验站 网和实验共享平台
多学科、多尺度 流域数据和模拟 共享网络平台
集 成 研
系统科学研究的范畴。 瞎子摸象
整体把握
究
—
立 项 依 据
集 成 研 光学放大仪器曾引发了哥白尼革命，这一革命 究 把地球放入了正确的天文物理框架。最尖端的
信息压缩技术，包括模型模拟现在正在引领第 二次哥白尼革命，这一革命致力于从整体上了 解“地球系统”，并在认知的基础上发展全球 环境管理的概念。
农户-科技人员-政府 一体化的生态技术研
发试验与示范平台
核
核心科学问题
心
科 学
1
干旱环境下植物水分利用效率及其对水分胁迫 的适应机制
问
题 2 地表水-地下水相互作用机理及其生态水文效应
与 总
3
不同尺度生态-水文过程机理与尺度转换方法
体 4 气候和人类活动影响下流域生态-水文过程的响
研
应机制
究
目
标
耦 合
地理 过程
水文、水循环，蒸
耦
发，气候变化，环 境流，……
耦合 耦合合耦合 耦合 耦合 耦合
生命 耦 光合作用，旱、盐
过程
合
胁迫，CN平衡，蒸 腾，生态水，……
耦合 耦合耦耦合 耦合 耦合 耦合
历史
合 水环境演变，水利 耦 用，民族，文化，
过程 合 绿洲迁移，……
耦现合代耦合耦合耦水水合循配耦环置合，，耦水社合资会源 资耦， 源合 过程 管理，……
究 提升对内陆河流域水资源形成及其转化机制的认知
目 标
水平和预测能力，提高单方水产出,实现我国流域生 态水文研究的跨越，进入国际先进行列。
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核 黑河流域生态-水文过程集成思路
心
科
学 问 题 与 总 体 研 究
流耦
域合
生 态
耦 合
耦
水合
文 过
耦 合
耦
程合
自然 过程
耦合
人类
活动
耦 合
耦 合
耦 合
耦 合