第1章 水文气候学 1
1.1 水之内涵 1
1.1.1 水文学 1
1.1.2 气候学 2
1.1.3 气候视角的拓展 2
1.2 全球水循环 3
1.3 水文气候学定义 4
1.4 水循环概念的发展 5
1.4.1 摸索时期 6
1.4.2 古希腊和古罗马时代 6
1.4.3 中世纪时期 7
1.4.4 观测时期 7
1.4.5 现代时期 7
1.4.6 20世纪及以后 8
1.5 耦合气候范式 9
1.5.1 第一类气候 10
1.5.2 第二类气候 12
1.6 水文气候数据 14
1.7 数据质量 14
思考题 15
第2章 气候系统与水循环 16
2.1 气候与水 16
2.2 尺度问题 16
2.3 动态的气候 17
2.4 气候系统 18
2.4.1 气候的各个子系统 18
2.4.2 气候系统中的水 19
2.5 大气子系统 20
2.6 反馈 20
2.7 水循环 21
2.8 辐射平衡 22
2.8.1 电磁辐射 23
2.8.2 黑体辐射 23
2.8.3 太阳辐射 24
2.8.4 地表辐射 25
2.9 大气对太阳辐射的选择性作用 27
2.9.1 大气气体的能量吸收 27
2.9.2 旋转能量跃迁 27
2.9.3 平移能量跃迁 27
2.9.4 振动能量跃迁 28
2.9.5 电子能量跃迁 28
2.9.6 吸收线与波段 28
2.10 地表辐射与温室效应 29
2.11 全球辐射平衡 30
2.12 地表辐射平衡 31
2.13 地球能量平衡 32
2.14 水量平衡 33
2.14.1 地表水量平衡 33
2.14.2 大气水量平衡 34
2.14.3 全球水量平衡 34
思考题 37
第3章 水文气候的大气组分测量&. 38
3.1 关注大气 38
3.2 地面数据 38
3.3 辐射 39
3.3.1 直接总辐射表 40
3.3.2 总辐射表 40
3.3.3 地面辐射表 41
3.3.4 全辐射表 41
3.4 温度 42
3.5 气压 43
3.5.1 气体定律 43
3.5.2 气压计 44
3.6 湿度 45
3.6.1 湿度表达方式 45
3.6.2 湿度测量 45
3.7 无线电探空 47
3.7.1 无线电探空仪 47
3.7.2 无线电探空资料 49
思考题 50
第4章 水文气候的地表组分测量 51
4.1 聚焦陆地 51
4.2 地表水文气候数据 51
4.3 降水形成 52
4.4 降雨 54
4.4.1 降雨测量 54
4.4.2 单点雨量估算 55
4.5 降雪 55
4.5.1 降雪测量 56
4.5.2 单点降雪估算 58
4.6 风 59
4.6.1 风的测量 59
4.6.2 风的估算 61
4.7 土壤水 61
4.7.1 土壤水分性质 61
4.7.2 土壤水分测量 64
4.7.3 土壤水分估算 65
4.7.4 土壤入渗 66
4.8 蒸发和蒸散 69
4.8.1 蒸发测量 70
4.8.2 蒸发估算 72
4.8.3 蒸散测量 73
4.8.4 蒸散估算 74
4.9 河川径流 79
4.9.1 计算径流深度 82
4.9.2 估算河川径流 82
4.10 水文气候变量的区域估计 82
4.10.1 区域降水 82
4.10.2 区域蒸散 83
思考题 84
第5章 遥感与水文气候数据 85
5.1 遥感数据 85
5.1.1 遥感与大气水文气候 86
5.1.2 遥感与地表水文气候 86
5.2 卫星 86
5.2.1 对地静止卫星 87
5.2.2 GOES传感器 89
5.2.3 极轨卫星 91
5.2.4 极轨卫星传感器 93
5.3 卫星遥感辐射数据 95
5.4 温度遥感 96
5.5 气压遥感 97
5.6 大气湿度遥感 97
5.7 降水遥感 98
5.7.1 雷达与降雨 99
5.7.2 卫星与降雨 101
5.8 积雪遥感 103
5.8.1 降雪量遥感 103
5.8.2 积雪量遥感 104
5.9 地表风遥感 106
5.10 土壤水遥感 107
5.11 蒸散遥感 108
5.12 地表径流遥感 109
思考题 109
第6章 地表径流过程与河川径流 111
6.1 降水-地表径流转化 111
6.2 影响径流的因素 111
6.3 降水输入 113
6.4 截流 114
6.4.1 截流量 115
6.4.2 穿透雨及枝干茎流 115
6.5 渗流 116
6.5.1 洼地储水 116
6.5.2 土壤含水量 116
6.6 坡面流 117
6.7 壤中流 117
6.8 地下水 118
6.9 水文过程线 119
6.9.1 水文过程线的组成 120
6.9.2 水文参量 120
6.10 降雨径流 122
6.10.1 面积相似流域的对比 122
6.10.2 气候条件相近流域的对比 125
6.10.3 无资料流域 126
6.11 积雪与径流 129
6.11.1 辐射平衡与雪 129
6.11.2 能量平衡及融雪 130
6.11.3 热量指数及融雪量 132
6.11.4 融雪径流 133
6.12 作为地表蓄水库的湖泊 136
6.13 湿地与地表径流 138
6.14 水库与河川径流 138
6.15 流域模型 141
思考题 143
第7章 水文气候的空间变异性 144
7.1 空间尺度 144
7.2 全球尺度的水文气候 145
7.3 辐射平衡 145
7.4 温度 148
7.5 大气湿度 150
7.6 气压 153
7.7 大气环流 158
7.8 全球地表水文气候 161
7.9 降水 161
7.10 蒸散 166
7.11 土壤水 167
7.12 径流 168
7.12.1 湖泊和水库 170
7.12.2 湿地 171
7.13 区域性水文气候 172
7.13.1 大气的水文气候变量 172
7.13.2 地表的水文气候变量 175
7.14 局地性水文气候 179
7.14.1 局地太阳辐射 180
7.14.2 局地降水 182
思考题 183
第8章 水文气候的时间变化 184
8.1 时间尺度 184
8.2 地球气候史揽 185
8.2.1 水文气候历史资料 187
8.2.2 文献数据 187
8.3 树木年轮重建 188
8.4 海洋-大气对水文气候的影响 191
8.5 大气季节内振荡 191
8.6 厄尔尼诺、拉尼娜与南方涛动 192
8.6.1 ENSO发展 193
8.6.2 ENSO的全球影响 195
8.7 北大西洋涛动 198
8.7.1 NAO特征 198
8.7.2 NAO发生机制 199
8.8 太平洋-北美遥相关 199
8.9 太平洋年代际振荡 201
8.9.1 PDO指数 201
8.9.2 PDO的影响 203
8.10 近期温度变化趋势 203
8.10.1 全球温度 204
8.10.2 单站温度 205
8.11 近期降水变化趋势 206
8.11.1 全球降水 206
8.11.2 单站降水 207
8.12 近期河川径流变化趋势 209
8.12.1 萨斯奎汉纳河 209
8.12.2 沙蒙河 210
8.13 近期湖泊水位变化趋势 212
8.13.1 佛蒙特州／纽约州的香普兰湖 212
8.13.2 犹他州的大盐湖 213
思考题 216
第9章 洪水：水量过度的极端水文气候 217
9.1 极端水文气候事件 217
9.2 洪水水文气候学 218
9.2.1 洪水成因 219
9.2.2 洪水特征 220
9.3 暴洪 220
9.3.1 暴洪突发性 221
9.3.2 暴洪易发地区 221
9.4 欧洲地中海暴洪 221
9.4.1 1996年8月西班牙暴洪 222
9.4.2 2002年9月法国暴洪 222
9.5 美国暴洪 224
9.5.1 北部大平原 224
9.5.2 南部大平原 226
9.5.3 落基山脉东部 227
9.5.4 阿巴拉契亚山脉 230
9.6 大型洪灾 232
9.7 2002年中欧洪水事件 233
9.8 1993年美国中西部洪水事件 237
9.8.1 大气背景条件 239
9.8.2 洪水规模 243
思考题 246
第10章 干旱：水分稀缺的极端水文气候 247
10.1 水分负异常 247
10.2 干旱水文气候学 248
10.3 干旱指数 249
10.3.1 帕尔默干旱指数 249
10.3.2 标准化降水指数 252
10.3.3 干旱监测产品 252
10.3.4 其他干旱指数 253
10.4 代用干旱数据 254
10.5 干旱成因 255
10.5.1 太阳辐射变率 255
10.5.2 大气环流 255
10.6 西非撒哈拉干旱 256
10.6.1 撒哈拉降雨匮缺 257
10.6.2 撒哈拉干旱的可能成因 258
10.7 美国西部干旱 260
10.7.1 1975—1977年加利福尼亚州干旱 260
10.7.2 海洋-大气异常和干旱 261
10.8 1988年美国中西部干旱 263
10.8.1 热带或温带驱动 264
10.8.2 急流位移 265
10.9 2003年夏季欧洲干旱 266
10.9.1 大范围降水不足 266
10.9.2 大气环流变化 266
10.10 干旱与野火 270
10.10.1 澳大利亚野火 270
10.10.2 欧洲野火 272
10.10.3 美国森林野火 272
10.11 未来展望 274
思考题 276
参考文献 277
索引 314