第1章 陆面水文模式 1
1.1 陆面水文模式概述 1
1.2 地下水侧向流动 3
1.2.1 河流输水条件下土壤水地下水相互作用模型GSIM 4
1.2.2 模型验证 9
1.2.3 结论 15
1.3 输水调水及生活用水表示 16
1.3.1 研究区域及供需水量估计 17
1.3.2 地下水开采利用对陆面过程的影响 20
1.4 土壤冻结融化过程 34
1.4.1 考虑冻融界面变化的土壤水热耦合运动边界问题 35
1.4.2 考虑冻融深度变化的土壤水热耦合数值模型 37
1.4.3 土壤水热耦合模型的数值算法 40
1.4.4 模型验证 41
1.5 作物生长过程 54
1.5.1 作物模型CERES介绍 54
1.5.2 作物生长过程对陆面过程的影响 60
1.5.3 CLM3.5 _CERES的模拟验证 68
1.6 大尺度陆地水循环模型CLM-DTVGM的构建 74
1.6.1 模型改进和构建 75
1.6.2 模型优化和不确定性分析 82
1.6.3 CLM-DTVCM模型评估 90
第2章 区域气候-陆面水文耦合模式 101
2.1 地下水位动态变化对区域气候及极端气候事件的影响 101
2.1.1 地下水模型与区域气候模式的耦合过程 101
2.1.2 试验设计 103
2.1.3 结果分析 103
2.2 地下水开采利用对区域气候的影响 122
2.2.1 试验设计 122
2.2.2 结果分析 123
2.2.3 取水用水过程的直接影响与间接气候反馈的分离 129
2.3 跨流域调水对区域气候的影响 131
2.3.1 跨流域调水的方案表示 131
2.3.2 南水北调中线工程介绍 131
2.3.3 结果分析 133
2.4 作物生长过程对区域气候的影响 138
2.4.1 考虑作物生长过程的区域气候模式RegCM4_CERES 138
2.4.2 RegCM4_CERES的模拟 139
2.5 取水、用水、调水和农作物生长对区域气候的影响 153
2.5.1 考虑取水用水调水和作物生长过程的陆面及区域气候模式 153
2.5.2 离线结果分析 154
2.5.3 在线结果分析 156
第3章 陆面数据同化系统 162
3.1 集合四维变分同化方法PODEn4DVAR 162
3.2 基于多种观测算子的双通微波陆面数据同化系统 168
3.2.1 模型算子 168
3.2.2 观测算子 169
3.2.3 双通同化流程 174
3.2.4 同化试验设计 174
3.2.5 同化结果分析 175
3.2.6 同化系统的贝叶斯模型平均方案 180
3.3 GRACE陆地水储量同化系统 181
3.3.1 模型算子 182
3.3.2 GRACE陆地水储量同化系统 182
3.3.3 观测系统模拟试验 183
3.3.4 陆地水储量同化系统在中国区域的应用 186
第4章 区域气候-陆面水文耦合模式的应用 194
4.1 1955～2008年我国水循环要素变化格局的模拟和分析 194
4.1.1 普林斯顿再分析资料 195
4.1.2 ITPCAS数据集 197
4.2 水循环过程变化的归因分析 207
4.2.1 基于陆气耦合归因分析 207
4.2.2 基于野外试验的地表径流变化归因分析 216
4.2.3 基于统计和水文模拟的地表径流变化综合归因分析 220
4.3 中国东部季风区未来气候变化情景模拟 232
4.3.1 CLM-DTVGM模拟的未来20～30年我国水循环要素变化格局 232
4.3.2 CMIP5模式对东部季风区2007～2059年气候变化的预估 246
4.3.3 高分辨率区域气候模式的模拟结果 259
4.4 未来50年中国东部季风区陆地水循环过程对未来气候变化的响应格局模拟 263
4.4.1 东部季风区陆地及流域水资源分区水文要素的时空分布格局 263
4.4.2 未来气候变化对调水工程的影响 272
4.4.3 极端水文事件频率和强度的可能变化 277
第5章 未来的发展规划 281
参考文献 282