氣候變化對水文過程影響及不確定性分析 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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任政，路明，龔傢國 著

圖書標籤:

• 氣候變化
• 水文過程
• 不確定性分析
• 水資源
• 環境科學
• 氣候模型
• 水文模型
• 影響評估
• 風險分析
• 可持續發展

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030543189

版次：1

商品編碼：12187881

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2017-09-01

用紙：膠版紙

頁數：160

字數：251000

正文語種：中文

內容簡介

《氣候變化對水文過程影響及不確定性分析》以淮河（蚌埠站）流域為研究對象，綜閤氣象、水文、水資源、概率統計和運籌學等多個學科，從分析氣候變化對水文過程影響的不確定性因素齣發，重點介紹瞭水文模型參數的不確定性分析方法；結閤流域氣象觀測和全球氣候模式預測結果，闡述瞭氣候模式區域適應性評價方法，進一步介紹瞭氣候模式預測結果的時空降尺度方法；根據淮河流域氣候模式時空降尺度結果，結閤大尺度分布式水文模型，預測淮河流域2010～2099年的水文過程，進一步分析瞭淮河流域極端水文事件齣現的概率和強度。

目錄

第1章 氣候變化對水文過程影響不確定性研究進展 1
1.1 氣候變化事實及其影響 1
1.2 氣候變化對水文過程影響的不確定性因素 9
1.3 國內外研究進展 13
第2章 流域水文模型參數的不確定性研究 23
2.1 引言 23
2.2 貝葉斯統計推斷 24
2.3 GLUE 方法 26
2.4 NSGA-Ⅱ算法 33
2.5 多目標GLUE方法 40
2.6 實證分析 41
2.7 小結 51
第3章 淮河流域氣候變化及IPCC氣候模式評估 53
3.1 淮河流域概況 53
3.2 氣候因子時間序列分析方法 54
3.3 淮河流域氣候變化分析 60
3.4 淮河流域IPCC氣候模式評估 67
3.5 氣候模式對淮河流域氣候變化情景預估 80
3.6 小結 85
第4章 淮河流域VIC模型構建及其參數識彆 87
4.1 VIC模型理論基礎 88
4.2 淮河流域VIC模型的構建 97
4.3 基於多目標GLUE方法的VIC 模型參數識彆 107
4.4 小結 112
第5章 氣候變化下淮河流域未來水資源預測 114
5.1 空間降尺度 114
5.2 時間降尺度 117
5.3 未來水資源預測和極端洪水分析 126
5.4 小結 138
第6章 氣候變化對水文過程影響研究展望 140
6.1 數據同化研究 140
6.2 水文過程影響的歸因分析 141
6.3 水文極端事件研究 142
6.4 時空尺度問題 143
參考文獻 145

氣候變化對水文過程影響及不確定性分析 圖書簡介 本書旨在係統而深入地探討全球氣候變化背景下，水文過程所麵臨的復雜挑戰與響應機製。麵對日益嚴峻的氣候變暖趨勢，傳統的水文循環模式正受到前所未有的擾動，這不僅關乎自然生態係統的健康，更直接影響到人類社會的可持續發展。本書從多尺度、多因素的視角齣發，構建瞭一個涵蓋大氣、地錶、地下水等多個圈層的綜閤分析框架，力求揭示氣候變化驅動下水文係統內部的精細化、非綫性變化規律，並著重於量化當前預測模型中的固有不確定性來源與傳播路徑。 第一部分：氣候變化驅動下的水文係統基礎重構 本書開篇立足於全球氣候模型（GCMs）和區域氣候模型（RCMs）提供的未來氣候情景，首先聚焦於關鍵氣候要素——氣溫和降水——的長期變化趨勢。我們詳細分析瞭增溫如何通過改變蒸散發速率、積雪和冰川融化時程，對區域水資源的時空分布産生根本性影響。 具體而言，氣溫升高對水文過程的影響是多方麵的。本書深入探討瞭潛在蒸散量（PET）與實際蒸散量（AET）之間的動態關係。在植被覆蓋和土壤水分條件適宜的地區，PET的顯著增加加速瞭地錶水體的損耗，尤其在半乾旱和乾旱地區，這種影響被放大，導緻徑流係數下降和河流枯水期延長。對於高寒和山區，本書細緻地分析瞭雪水當量（SWE）的變化。氣候變暖導緻降雪季節縮短，融雪提前，使得春季洪峰提前到來，而夏季的補給量相應減少，對依賴夏季冰雪融水灌溉和飲用的社區構成瞭嚴峻的挑戰。我們引入瞭雪綫高度變化的量化指標，並結閤遙感數據，重建瞭過去數十年間，不同海拔梯度下雪資源的變化軌跡。 降水格局的重塑是另一核心議題。本書不僅關注降水總量的前景變化，更強調降水強度、頻率和形式的轉變。極端降水事件的頻率和強度在全球範圍內呈上升趨勢，這直接導緻瞭城市內澇和山洪暴發風險的增加。我們運用時間序列分析和極值理論，評估瞭不同區域百年一遇、韆年一遇極端降水事件的重現期變化。同時，降水從固態（雪）嚮液態（雨）的轉化，對土壤入滲能力、地錶産流機製産生瞭復雜的影響，尤其是在凍融期過渡階段，加劇瞭地錶徑流的産齣效率。 第二部分：關鍵水文過程的精細化響應機製 在氣候變化驅動的背景下，水文模型的各個關鍵過程模塊都需要重新審視和校準。本書緻力於深入剖析這些過程的非綫性響應。 土壤水分動態是連接大氣與地錶、地下水的核心環節。氣候變暖通過影響土壤溫度和錶層蒸發，改變瞭土壤水分的儲量和有效性。本書引入瞭基於能量平衡的土壤水遷移模型，模擬瞭不同土壤質地和植被類型下，土壤水分的臨界閾值變化。在乾旱脅迫下，土壤水分的快速下降如何觸發植被的生理限製，進而反饋影響蒸散發的模型化是本書的重點內容之一。 地下水補給與排泄在氣候變化下呈現齣顯著的滯後效應。本書通過耦閤地錶水文模型與區域地下水流模型，探討瞭降水強度和季節變化對地下水儲量和水位的長期影響。例如，極端降水事件雖然在短期內可能增加地錶産流，但其嚮下滲透補給地下水的效率可能因地錶快速流失而被削弱。另一方麵，升溫導緻的基流衰減，使得河流在枯水期的水資源供給主要依賴地下水，加速瞭含水層的超采風險。 洪水與乾旱的交互作用構成瞭當代水文風險管理的核心難題。氣候變化加劇瞭水文循環的兩極分化：要麼是洪水泛濫，要麼是長期乾旱。本書采用基於風險的評估框架，量化瞭洪水頻率-強度麯綫和乾旱指數（如SPEI、PDSI）的變化。我們特彆關注瞭“濕邊乾”（Flash Droughts）現象，即快速發展的乾旱如何利用土壤水分的快速消耗，在短時間內對農業和生態係統造成突發性打擊。 第三部分：水文預測模型的不確定性分析與量化 水文科學的最終目標是提供可靠的預測，然而，任何模型都無法完全消除不確定性。本書的核心貢獻之一在於係統地解構瞭水文預測中的不確定性來源，並提供瞭量化工具。 不確定性主要來源於三個方麵：輸入不確定性（氣候情景）、模型結構不確定性和參數不確定性。 1. 氣候情景不確定性：不同GCMs在模擬全球尺度的氣候敏感性上存在巨大差異。本書采用多模型集閤（Ensemble）的方法，而非依賴單一情景，來量化未來氣候預測的可能範圍。我們對高排放情景（RCP8.5/SSP5-8.5）和中等情景（RCP4.5/SSP2-4.5）下的水文響應進行對比分析，明確瞭在不同時間尺度上，不確定性是如何隨時間纍積和放大的。 2. 模型結構不確定性：水文過程的簡化是模型構建的必然，但這引入瞭結構性偏差。本書通過對比基於概念模型（如集總式模型）和基於物理過程模型（如分布式模型）的預測結果，評估瞭對蒸散發、入滲和河道匯流等過程的簡化假設所帶來的誤差。我們特彆關注瞭參數敏感性分析（Sensitivity Analysis），識彆齣哪些過程參數對最終的流量預測貢獻瞭最大的不確定性。 3. 參數不確定性：模型參數的校準依賴於曆史觀測數據。本書引入瞭貝葉斯方法和馬爾可夫鏈濛特卡羅（MCMC）模擬，用於探索參數空間中的最優解集，而非單一的最佳擬閤值。通過後驗分布的分析，我們得齣瞭更具概率意義的流量預測區間，而非單點預測，為決策者提供瞭更全麵的風險認知。 結論與展望 本書總結瞭氣候變化對全球水文係統影響的復雜性和緊迫性。麵對不斷增長的不確定性，未來的研究方嚮必須聚焦於跨尺度耦閤（大氣-水文-生態係統）和觀測係統的優化（集成新型遙感數據和地麵監測網絡）。最終，本書強調，隻有充分認識和量化水文預測的不確定性，纔能在水資源管理和防災減災規劃中，製定齣更具韌性和適應性的策略，確保水安全的可持續性。本書為從事水文學、環境科學、氣候變化適應研究的學者、工程師和政策製定者提供瞭一份深入且實用的參考指南。

評分☆☆☆☆☆

說實話，這本書的閱讀體驗有點像是在攀登一座知識的雪山。我帶著對氣候變化影響的直觀關切——比如乾旱加劇後農民該怎麼辦，城市供水係統如何提前預警——去翻閱。然而，我很快意識到，這本書的核心目標讀者似乎是緻力於水文模型研發的同行。書中對於隨機過程的數學錶達和多尺度耦閤的計算挑戰的論述占據瞭極大的篇幅，其中穿插著大量的希臘字母和復雜的張量運算。我嘗試理解其中關於時間序列分解的部分，希望能從中提取齣關於未來降水趨勢的某種定性預判，但作者卻將重點放在瞭如何優化算法以減少計算迭代次數上。這種對效率和數學優雅性的追求，使得那些試圖從書中尋找關於水文係統“健康”或“脆弱性”的直觀指標的讀者，會感到有些心有餘悸。它更像是一份內部技術規範，對於如何“管理”氣候變化帶來的水文衝擊，它提供的工具箱很全，但如何有效地“使用”這些工具，指導現實中的行動，這方麵的內容卻顯得有些意猶未盡。

評分☆☆☆☆☆

這本書的結構組織給我留下瞭一種強烈的“按部就班”感。從引言到結論，它的推進邏輯是完全綫性的：先介紹背景，然後詳細闡述模型A、模型B、模型C的構建，接著是對不確定性來源的係統性分類，最後是針對特定流域的單一情景模擬結果展示。這種結構非常工整，對於需要按照既定框架撰寫研究論文的人來說，可能是一本絕佳的參考書。但作為一名渴望瞭解跨學科洞察的讀者，我發現書中對社會經濟反饋機製的探討幾乎是真空的。例如，當模型預測到未來某地地下水補給能力將下降20%時，書中沒有深入分析：這種下降對當地的農業灌溉習慣會産生何種非綫性衝擊？政府部門在麵對這種概率性預測時，其決策路徑會呈現齣何種偏好或規避行為？這本書似乎將水文過程完全孤立於人類社會的動態演變之外進行考察，雖然這保證瞭物理模型的純粹性，但也使得最終的“影響分析”停留在瞭一種純粹的、脫離瞭現實復雜性的物理描述層麵，缺乏那種讓人拍案叫絕的、將自然科學與社會科學深度交織的精彩論述。

評分☆☆☆☆☆

我閱讀這本書時最大的睏惑在於，它似乎過度沉浸於“如何計算”的細節中，而對“計算的意義”給齣瞭相對平淡的總結。書中對各種復雜的水文模擬技術，比如地錶水與地下水的雙嚮耦閤模擬，進行瞭非常深入且技術性極強的論述，展現瞭作者深厚的數理功底。然而，當章節末尾總結這些模型可以揭示什麼時，其措辭卻異常謹慎和保守，充滿瞭“我們的研究錶明，在當前模型假設下……”一類的限定語。這使得讀者在經過數百頁的復雜推導和圖錶分析後，得到的結論似乎比閱讀一篇普通的綜述文章還要缺乏力度。我原本期待能看到作者基於其紮實的研究，對當前氣候變化預測的主流範式提齣一些富有批判性的洞見，或者至少展示齣一種對未來水文研究方嚮的清晰指引。這本書提供瞭一個精確的測量工具，但對於如何用這個工具去重新審視我們對水資源未來的基本認知，它所提供的啓發性遠不如其技術細節的豐富程度那樣令人印象深刻。它是一部極其專業、極其詳盡的工具書，但對於尋求思想火花或行動指南的讀者來說，可能略顯晦澀和沉悶。

評分☆☆☆☆☆

這本書的名字聽起來就讓人感到一種沉甸甸的責任感，畢竟氣候變化對我們賴以生存的水資源的影響是如此深遠和復雜。我當初是抱著極大的期望去閱讀它的，希望能在這個瞬息萬變的環境下，找到一些堅實的科學依據來理解我們所麵臨的挑戰。然而，深入閱讀後，我發現這本書的側重點似乎完全落在瞭對水文模型運行機製的精細化解構上，每一個章節都像是在對復雜的數學方程進行庖丁解牛般的細緻拆解。書中花費瞭大量篇幅去論述不同參數化方案在模擬極端降水事件時的錶現差異，尤其是在探討小尺度區域的水文響應時，那種對計算效率和收斂速度的執著，幾乎要將我拉進純粹的數值模擬世界。我本以為能讀到更多關於政策製定者或水資源管理者可以直接引用的、基於情景模擬的宏觀對策建議，或者至少是對不同流域曆史數據進行跨區域的比較性分析，但它更多的是在模型內部的精度校準上打轉，讓習慣於宏大敘事的人讀起來會感到有些技術上的壁壘和理論上的抽象。這本書的價值無疑在於它對建模技術的嚴謹推進，但對於期待獲得快速、直觀水資源應對指南的普通讀者來說，它更像是一份深奧的工程師手冊而非一本麵嚮大眾的科普指南。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀和排版給我的第一印象是相當學術化且略顯沉悶。我之所以選擇它，是因為對“不確定性分析”這個關鍵詞很感興趣，我期望看到的是如何量化和傳達那種科學認知中的模糊性。但在實際閱讀體驗中，我發現作者似乎對不確定性來源的分類和敏感性測試的流程進行瞭百科全書式的羅列，幾乎涵蓋瞭所有已知的模型誤差來源——從輸入數據的誤差到模型結構本身的假設缺陷。這種詳盡的分類固然體現瞭作者的全麵性，但卻讓文本的敘事流暢性大打摺扣。我更希望看到的是，這些不確定性如何在實際的決策情境中相互作用和放大，而不是僅僅停留在對每一種誤差來源進行孤立的、教科書式的解釋。例如，書中對貝葉斯方法和濛特卡洛模擬的介紹，雖然理論基礎紮實，但缺乏足夠的案例支撐來展示當這些方法應用於一個具體的、具有現實水文意義的場景時，得齣的概率分布區間究竟意味著什麼。它更像是一部方法論的匯編，而非一部將方法論與實際的水文危機緊密結閤的應用實踐報告。