气候变化对水文过程影响及不确定性分析 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

任政，路明，龚家国 著

图书标签:

• 气候变化
• 水文过程
• 不确定性分析
• 水资源
• 环境科学
• 气候模型
• 水文模型
• 影响评估
• 风险分析
• 可持续发展

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030543189

版次：1

商品编码：12187881

包装：平装

开本：16开

出版时间：2017-09-01

用纸：胶版纸

页数：160

字数：251000

正文语种：中文

内容简介

《气候变化对水文过程影响及不确定性分析》以淮河（蚌埠站）流域为研究对象，综合气象、水文、水资源、概率统计和运筹学等多个学科，从分析气候变化对水文过程影响的不确定性因素出发，重点介绍了水文模型参数的不确定性分析方法；结合流域气象观测和全球气候模式预测结果，阐述了气候模式区域适应性评价方法，进一步介绍了气候模式预测结果的时空降尺度方法；根据淮河流域气候模式时空降尺度结果，结合大尺度分布式水文模型，预测淮河流域2010～2099年的水文过程，进一步分析了淮河流域极端水文事件出现的概率和强度。

目录

第1章 气候变化对水文过程影响不确定性研究进展 1
1.1 气候变化事实及其影响 1
1.2 气候变化对水文过程影响的不确定性因素 9
1.3 国内外研究进展 13
第2章 流域水文模型参数的不确定性研究 23
2.1 引言 23
2.2 贝叶斯统计推断 24
2.3 GLUE 方法 26
2.4 NSGA-Ⅱ算法 33
2.5 多目标GLUE方法 40
2.6 实证分析 41
2.7 小结 51
第3章 淮河流域气候变化及IPCC气候模式评估 53
3.1 淮河流域概况 53
3.2 气候因子时间序列分析方法 54
3.3 淮河流域气候变化分析 60
3.4 淮河流域IPCC气候模式评估 67
3.5 气候模式对淮河流域气候变化情景预估 80
3.6 小结 85
第4章 淮河流域VIC模型构建及其参数识别 87
4.1 VIC模型理论基础 88
4.2 淮河流域VIC模型的构建 97
4.3 基于多目标GLUE方法的VIC 模型参数识别 107
4.4 小结 112
第5章 气候变化下淮河流域未来水资源预测 114
5.1 空间降尺度 114
5.2 时间降尺度 117
5.3 未来水资源预测和极端洪水分析 126
5.4 小结 138
第6章 气候变化对水文过程影响研究展望 140
6.1 数据同化研究 140
6.2 水文过程影响的归因分析 141
6.3 水文极端事件研究 142
6.4 时空尺度问题 143
参考文献 145

气候变化对水文过程影响及不确定性分析 图书简介 本书旨在系统而深入地探讨全球气候变化背景下，水文过程所面临的复杂挑战与响应机制。面对日益严峻的气候变暖趋势，传统的水文循环模式正受到前所未有的扰动，这不仅关乎自然生态系统的健康，更直接影响到人类社会的可持续发展。本书从多尺度、多因素的视角出发，构建了一个涵盖大气、地表、地下水等多个圈层的综合分析框架，力求揭示气候变化驱动下水文系统内部的精细化、非线性变化规律，并着重于量化当前预测模型中的固有不确定性来源与传播路径。 第一部分：气候变化驱动下的水文系统基础重构 本书开篇立足于全球气候模型（GCMs）和区域气候模型（RCMs）提供的未来气候情景，首先聚焦于关键气候要素——气温和降水——的长期变化趋势。我们详细分析了增温如何通过改变蒸散发速率、积雪和冰川融化时程，对区域水资源的时空分布产生根本性影响。 具体而言，气温升高对水文过程的影响是多方面的。本书深入探讨了潜在蒸散量（PET）与实际蒸散量（AET）之间的动态关系。在植被覆盖和土壤水分条件适宜的地区，PET的显著增加加速了地表水体的损耗，尤其在半干旱和干旱地区，这种影响被放大，导致径流系数下降和河流枯水期延长。对于高寒和山区，本书细致地分析了雪水当量（SWE）的变化。气候变暖导致降雪季节缩短，融雪提前，使得春季洪峰提前到来，而夏季的补给量相应减少，对依赖夏季冰雪融水灌溉和饮用的社区构成了严峻的挑战。我们引入了雪线高度变化的量化指标，并结合遥感数据，重建了过去数十年间，不同海拔梯度下雪资源的变化轨迹。 降水格局的重塑是另一核心议题。本书不仅关注降水总量的前景变化，更强调降水强度、频率和形式的转变。极端降水事件的频率和强度在全球范围内呈上升趋势，这直接导致了城市内涝和山洪暴发风险的增加。我们运用时间序列分析和极值理论，评估了不同区域百年一遇、千年一遇极端降水事件的重现期变化。同时，降水从固态（雪）向液态（雨）的转化，对土壤入渗能力、地表产流机制产生了复杂的影响，尤其是在冻融期过渡阶段，加剧了地表径流的产出效率。 第二部分：关键水文过程的精细化响应机制 在气候变化驱动的背景下，水文模型的各个关键过程模块都需要重新审视和校准。本书致力于深入剖析这些过程的非线性响应。 土壤水分动态是连接大气与地表、地下水的核心环节。气候变暖通过影响土壤温度和表层蒸发，改变了土壤水分的储量和有效性。本书引入了基于能量平衡的土壤水迁移模型，模拟了不同土壤质地和植被类型下，土壤水分的临界阈值变化。在干旱胁迫下，土壤水分的快速下降如何触发植被的生理限制，进而反馈影响蒸散发的模型化是本书的重点内容之一。 地下水补给与排泄在气候变化下呈现出显著的滞后效应。本书通过耦合地表水文模型与区域地下水流模型，探讨了降水强度和季节变化对地下水储量和水位的长期影响。例如，极端降水事件虽然在短期内可能增加地表产流，但其向下渗透补给地下水的效率可能因地表快速流失而被削弱。另一方面，升温导致的基流衰减，使得河流在枯水期的水资源供给主要依赖地下水，加速了含水层的超采风险。 洪水与干旱的交互作用构成了当代水文风险管理的核心难题。气候变化加剧了水文循环的两极分化：要么是洪水泛滥，要么是长期干旱。本书采用基于风险的评估框架，量化了洪水频率-强度曲线和干旱指数（如SPEI、PDSI）的变化。我们特别关注了“湿边干”（Flash Droughts）现象，即快速发展的干旱如何利用土壤水分的快速消耗，在短时间内对农业和生态系统造成突发性打击。 第三部分：水文预测模型的不确定性分析与量化 水文科学的最终目标是提供可靠的预测，然而，任何模型都无法完全消除不确定性。本书的核心贡献之一在于系统地解构了水文预测中的不确定性来源，并提供了量化工具。 不确定性主要来源于三个方面：输入不确定性（气候情景）、模型结构不确定性和参数不确定性。 1. 气候情景不确定性：不同GCMs在模拟全球尺度的气候敏感性上存在巨大差异。本书采用多模型集合（Ensemble）的方法，而非依赖单一情景，来量化未来气候预测的可能范围。我们对高排放情景（RCP8.5/SSP5-8.5）和中等情景（RCP4.5/SSP2-4.5）下的水文响应进行对比分析，明确了在不同时间尺度上，不确定性是如何随时间累积和放大的。 2. 模型结构不确定性：水文过程的简化是模型构建的必然，但这引入了结构性偏差。本书通过对比基于概念模型（如集总式模型）和基于物理过程模型（如分布式模型）的预测结果，评估了对蒸散发、入渗和河道汇流等过程的简化假设所带来的误差。我们特别关注了参数敏感性分析（Sensitivity Analysis），识别出哪些过程参数对最终的流量预测贡献了最大的不确定性。 3. 参数不确定性：模型参数的校准依赖于历史观测数据。本书引入了贝叶斯方法和马尔可夫链蒙特卡罗（MCMC）模拟，用于探索参数空间中的最优解集，而非单一的最佳拟合值。通过后验分布的分析，我们得出了更具概率意义的流量预测区间，而非单点预测，为决策者提供了更全面的风险认知。 结论与展望 本书总结了气候变化对全球水文系统影响的复杂性和紧迫性。面对不断增长的不确定性，未来的研究方向必须聚焦于跨尺度耦合（大气-水文-生态系统）和观测系统的优化（集成新型遥感数据和地面监测网络）。最终，本书强调，只有充分认识和量化水文预测的不确定性，才能在水资源管理和防灾减灾规划中，制定出更具韧性和适应性的策略，确保水安全的可持续性。本书为从事水文学、环境科学、气候变化适应研究的学者、工程师和政策制定者提供了一份深入且实用的参考指南。

评分☆☆☆☆☆

这本书的结构组织给我留下了一种强烈的“按部就班”感。从引言到结论，它的推进逻辑是完全线性的：先介绍背景，然后详细阐述模型A、模型B、模型C的构建，接着是对不确定性来源的系统性分类，最后是针对特定流域的单一情景模拟结果展示。这种结构非常工整，对于需要按照既定框架撰写研究论文的人来说，可能是一本绝佳的参考书。但作为一名渴望了解跨学科洞察的读者，我发现书中对社会经济反馈机制的探讨几乎是真空的。例如，当模型预测到未来某地地下水补给能力将下降20%时，书中没有深入分析：这种下降对当地的农业灌溉习惯会产生何种非线性冲击？政府部门在面对这种概率性预测时，其决策路径会呈现出何种偏好或规避行为？这本书似乎将水文过程完全孤立于人类社会的动态演变之外进行考察，虽然这保证了物理模型的纯粹性，但也使得最终的“影响分析”停留在了一种纯粹的、脱离了现实复杂性的物理描述层面，缺乏那种让人拍案叫绝的、将自然科学与社会科学深度交织的精彩论述。

评分☆☆☆☆☆

说实话，这本书的阅读体验有点像是在攀登一座知识的雪山。我带着对气候变化影响的直观关切——比如干旱加剧后农民该怎么办，城市供水系统如何提前预警——去翻阅。然而，我很快意识到，这本书的核心目标读者似乎是致力于水文模型研发的同行。书中对于随机过程的数学表达和多尺度耦合的计算挑战的论述占据了极大的篇幅，其中穿插着大量的希腊字母和复杂的张量运算。我尝试理解其中关于时间序列分解的部分，希望能从中提取出关于未来降水趋势的某种定性预判，但作者却将重点放在了如何优化算法以减少计算迭代次数上。这种对效率和数学优雅性的追求，使得那些试图从书中寻找关于水文系统“健康”或“脆弱性”的直观指标的读者，会感到有些心有余悸。它更像是一份内部技术规范，对于如何“管理”气候变化带来的水文冲击，它提供的工具箱很全，但如何有效地“使用”这些工具，指导现实中的行动，这方面的内容却显得有些意犹未尽。

评分☆☆☆☆☆

我阅读这本书时最大的困惑在于，它似乎过度沉浸于“如何计算”的细节中，而对“计算的意义”给出了相对平淡的总结。书中对各种复杂的水文模拟技术，比如地表水与地下水的双向耦合模拟，进行了非常深入且技术性极强的论述，展现了作者深厚的数理功底。然而，当章节末尾总结这些模型可以揭示什么时，其措辞却异常谨慎和保守，充满了“我们的研究表明，在当前模型假设下……”一类的限定语。这使得读者在经过数百页的复杂推导和图表分析后，得到的结论似乎比阅读一篇普通的综述文章还要缺乏力度。我原本期待能看到作者基于其扎实的研究，对当前气候变化预测的主流范式提出一些富有批判性的洞见，或者至少展示出一种对未来水文研究方向的清晰指引。这本书提供了一个精确的测量工具，但对于如何用这个工具去重新审视我们对水资源未来的基本认知，它所提供的启发性远不如其技术细节的丰富程度那样令人印象深刻。它是一部极其专业、极其详尽的工具书，但对于寻求思想火花或行动指南的读者来说，可能略显晦涩和沉闷。

评分☆☆☆☆☆

这本书的名字听起来就让人感到一种沉甸甸的责任感，毕竟气候变化对我们赖以生存的水资源的影响是如此深远和复杂。我当初是抱着极大的期望去阅读它的，希望能在这个瞬息万变的环境下，找到一些坚实的科学依据来理解我们所面临的挑战。然而，深入阅读后，我发现这本书的侧重点似乎完全落在了对水文模型运行机制的精细化解构上，每一个章节都像是在对复杂的数学方程进行庖丁解牛般的细致拆解。书中花费了大量篇幅去论述不同参数化方案在模拟极端降水事件时的表现差异，尤其是在探讨小尺度区域的水文响应时，那种对计算效率和收敛速度的执着，几乎要将我拉进纯粹的数值模拟世界。我本以为能读到更多关于政策制定者或水资源管理者可以直接引用的、基于情景模拟的宏观对策建议，或者至少是对不同流域历史数据进行跨区域的比较性分析，但它更多的是在模型内部的精度校准上打转，让习惯于宏大叙事的人读起来会感到有些技术上的壁垒和理论上的抽象。这本书的价值无疑在于它对建模技术的严谨推进，但对于期待获得快速、直观水资源应对指南的普通读者来说，它更像是一份深奥的工程师手册而非一本面向大众的科普指南。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧和排版给我的第一印象是相当学术化且略显沉闷。我之所以选择它，是因为对“不确定性分析”这个关键词很感兴趣，我期望看到的是如何量化和传达那种科学认知中的模糊性。但在实际阅读体验中，我发现作者似乎对不确定性来源的分类和敏感性测试的流程进行了百科全书式的罗列，几乎涵盖了所有已知的模型误差来源——从输入数据的误差到模型结构本身的假设缺陷。这种详尽的分类固然体现了作者的全面性，但却让文本的叙事流畅性大打折扣。我更希望看到的是，这些不确定性如何在实际的决策情境中相互作用和放大，而不是仅仅停留在对每一种误差来源进行孤立的、教科书式的解释。例如，书中对贝叶斯方法和蒙特卡洛模拟的介绍，虽然理论基础扎实，但缺乏足够的案例支撑来展示当这些方法应用于一个具体的、具有现实水文意义的场景时，得出的概率分布区间究竟意味着什么。它更像是一部方法论的汇编，而非一部将方法论与实际的水文危机紧密结合的应用实践报告。