前言
章 非湿润地区生态水文相关的研究背景及意义 1
1.1 研究背景和意义 1
1.2 国内外研究现状 7
第2章 植被与流域水循环要素的相关分析 20
2.1 研究区域和资料 20
2.2 植被覆盖率与流域降水量的相关分析 26
2.3 植被覆盖率和流域蒸散发的相关分析 31
2.4 植被覆盖率与流域径流成分的相关分析 36
2.5 植被与流域土壤水分的相关分析 37
2.6 本章小结 41
第3章 基于水热耦合平衡原理分析植被对流域水循环的影响 43
3.1 流域水热耦合平衡方程中考虑植被特性的意义 43
3.2 研究区域及资料 45
3.3 基于Budyko曲线分析植被覆盖度对流域水量平衡的影响 48
3.4 气候、植被和流域水文循环的相互作用讨论 54
3.5 流域水热耦合平衡模型的改进 58
3.6 本章小结 61
第4章 基于生态水文模型分析植被与流域水循环的关系 63
4.1 Eagleson生态水文模型介绍 64
4.2 研究区域和资料 68
4.3 植被覆盖度和气象因子的相关分析 71
4.4 Eagleson模型在我国非湿润区的应用 73
4.5 水热耦合平衡原理与生态水文模型的耦合 81
4.6 本章小结 85
第5章 流域水循环模拟中的植被参数化方法 86
5.1 分布式流域水文模型中的土壤-植被参数化 87
5.2 植被变化对流域水循环的影响分析 96
5.3 植被在不同时间尺度上对流域水循环的影响 102
5.4 GBHM模型和水热耦合平衡模型结果比较 104
5.5 本章小结 115
第6章 碳氮生物地球化学循环相关的研究背景及意义 117
6.1 研究背景和意义 117
6.2 国内外研究进展 119
第7章 试验站点与使用数据 128
7.1 Duke站点 128
7.2 Mead站点 132
7.3 模型的输入与验证数据 136
第8章 VIC与CASACNP模型的耦合 138
8.1 VIC模型结构 138
8.2 冠层光合作用与气孔导度的耦合模型 150
8.3 CASACNP模型结构 155
8.4 模型的参数化、初始化以及率定 161
8.5 VIC与CASACNP的耦合 165
第9章 VIC土壤水模块的改进与稳定性分析 167
9.1 土壤水运动控制方程 167
9.2 非饱和土壤的水力参数 167
9.3 控制方程的离散求解 168
9.4 方程的定解条件 170
9.5 根系吸水 170
9.6 模拟结果 171
9.7 数值稳定性分析 173
9.8 本章小结 190
0章 水、能量和碳氮的耦合以及倍增CO2情景下的模拟 192
10.1 能量和水量通量模拟 192
10.2 碳氮循环模拟 199
10.3 CASACNP对水与能量通量的影响 205
10.4 两倍CO2浓度对水量能量平衡的影响 215
10.5 本章小结 221
1章 Richards方程下边界对水-能量-碳循环的影响研究 223
11.1 数值试验 223
11.2 边界条件对水循环、能量通量的影响 224
11.3 边界条件对碳循环的影响 231
11.4 本章小结 240
2章 结论 242
参考文献 248

本专著通过基础分析、理论探索、机理分析、模型方法、方法应用等手段探讨了中国北方干旱半干旱地区植被与水循环的相互作用机理。首先对中国北方黄淮海地区水资源概况、水生态问题进行了基础分析，并对Budyko水热耦合平衡原理、Eagleson生态水文理论和二元水循环理论进行了理论探索；其次对黄河流域、海河流域和内陆河流域植被特征（NDVI、植被覆盖度）与水循环要素（降水量、蒸发量、径流量、土壤水分等）之间的关系，以及水热耦合平衡原理与蒸发互补原理之间的关系进行机理分析。在此基础上，提出Budyko水热耦合平衡模型中植被特征的数学表达，并基于Eagleson生态水文理论分析植被与流域水文要素的动态平衡关系。在水热耦合平衡理论与生态水文模型的耦合研究的基础上，提出气候-植被-水循环预测模型，并探讨了未来气候变化条件下，特定气候变化情景下流域的生态水文响应。