陆地水循环研究

陆地水循环研究 | Terrestrial Water Cycle Research

陆地水循环研究

陆地水循环是地球系统科学中的核心过程，涉及降水、蒸发、蒸腾、径流、地下水补给等多个环节。我们致力于通过多尺度观测、数值模拟和理论分析，深入理解陆地水循环的物理机制、时空变化特征及其对气候变化的响应。研究涵盖了从微观土壤-植被-大气相互作用到全球尺度水循环模拟的多个层面。

核心研究方向

蒸散发过程与机制

  • 植物蒸腾与土壤蒸发的分离与量化
  • 蒸散发对气候变化的响应机制
  • 不同植被类型的水分利用策略
  • 蒸散发在陆地水循环中的主导作用
基于叶面积指数的全球蒸散发拆分

降水-径流过程

  • 降水入渗与土壤水分运动
  • 地表径流与地下径流的形成机制
  • 极端降水事件的水文响应
  • 流域尺度水循环过程的模拟
基于不同降水数据的全球径流模拟性能比较

水循环对气候变化的响应

  • 气候变化对水循环各环节的影响
  • 极端气候事件的水文效应
  • 水循环变化对生态系统的影响
  • 未来气候变化情景下的水循环预测

技术特色

多尺度观测能力

  • 站点尺度高频观测网络
  • 区域尺度遥感监测
  • 全球尺度水循环数据集
  • 多平台观测技术融合

先进数值模拟

  • 高分辨率陆面水文模式
  • 同位素示踪技术应用
  • 数据同化与参数优化
  • 不确定性量化分析

理论创新与应用

  • 水循环理论的新发展
  • 水循环在气候变化研究中的应用
  • 水循环在生态水文研究中的应用
  • 水循环在农业水文研究中的应用

应用领域

  • 气候变化研究：评估气候变化对水循环的影响
  • 水资源管理：为水资源规划和管理提供科学依据
  • 生态水文研究：研究生态系统与水循环的相互作用
  • 农业水文研究：评估农业用水效率和灌溉管理
  • 环境监测：监测水污染和水质变化

开放研究课题

陆地水循环研究为研究生和合作者提供了丰富的研究机会。以下是我们当前重点关注的研究课题：

蒸散发过程的精细化研究：深入研究不同生态系统中的蒸散发过程，提升对水循环的理解。该课题将重点研究：开发更精确的蒸散发分离方法，区分植物蒸腾和土壤蒸发；研究不同植被类型的水分利用策略和效率；构建蒸散发对气候变化响应的预测模型；研究极端气候事件对蒸散发的影响；开发基于遥感的蒸散发监测方法；研究蒸散发在区域水循环中的主导作用。
降水-径流过程的数值模拟：构建高精度的降水-径流过程模拟模型，提升水文预测能力。研究内容包括：使用CoLM模式，模拟降水入渗和径流形成过程；构建土壤水分运动的数值模型，考虑土壤质地和结构的影响；研究极端降水事件的水文响应机制；开发基于物理机制的水文参数化方案；研究气候变化对降水-径流关系的影响；构建流域尺度水循环过程的综合模拟框架。
水循环对气候变化的响应：研究水循环对气候变化的响应机制，为气候变化应对提供科学支撑。该课题将着重研究：评估气候变化对水循环各环节的影响程度；研究极端气候事件对水循环的扰动效应；构建未来气候变化情景下的水循环预测模型；研究水循环变化对生态系统的影响；开发基于水循环的气候变化适应策略；研究水循环在碳循环中的作用。
同位素在水循环研究中的应用：利用同位素技术研究水循环过程，提供新的研究视角和方法。研究重点包括：开发基于同位素的水循环示踪方法；构建同位素在水循环中的传输模型；研究同位素在水分来源识别中的应用；开发基于同位素的水循环验证方法；研究同位素在古气候重建中的应用；构建同位素在水循环研究中的综合应用框架。

欢迎对以上任何课题感兴趣的研究生和合作者联系我们，共同推进陆地水循环研究的创新发展！

部分相关发表文献(#为通讯作者)：

  • Wei, Z.#, Yoshimura, K., Wang, L., Miralles, D. G., Jasechko, S., Lee, X. (2017). Revisiting the contribution of transpiration to global terrestrial evapotranspiration. Geophysical Research Letters, 44(6), 2792-2801.

  • Wei, Z.#, Miyano, A., Sugita, M. (2016). Drag and Bulk Transfer Coefficients Over Water Surfaces in Light Winds. Boundary-Layer Meteorology, 160(2), 319-346.

  • Wei, Z.#, He, X., Zhang, Y., Pan, M., Sheffield, J., Peng, L., Yamazaki, D., Moiz, A., Liu, Y., Ikeuchi, K. (2020). Identification of uncertainty sources in quasi-global discharge and inundation simulations using satellite-based precipitation products. Journal of Hydrology, 589, 125180.

  • 更多相关研究成果陆续发表中…