蒸散發尺度效應與時空尺度拓展 下載 mobi epub pdf 電子書 在線閱讀 2026

基本信息

商品名稱： 蒸散發尺度效應與時空尺度拓展	齣版社： 科學齣版社	齣版時間：2015-08-01
作者：許迪	譯者：	開本： 16開
定價： 288.00	頁數：490	印次： 1
ISBN號：9787030416117	商品類型：圖書	版次： 1

內容提要

本書以973計劃課題和國傢白然科學基金項日研究成果為基礎，圍繞蒸散發尺度效應與時空尺度拓展，係統構建和闡述相關方法與模型及其應用案例。第l章為緒論。全書主要內容分為上、下兩篇，第2~8章主要闡述不同尺度蒸散發觀測和估算方法，描述不同尺度蒸散發變化規律及其尺度效應。對比分析蒸散發時間尺度拓展方法，構建蒸散發空問尺度提升與轉換方法，開展區域（灌區）尺度蒸散發仙算模型研究；第9~12章以華北地區為背景，基於蒸散發尺度效應，藉助相關模型開展不同空間尺度下的農業用水效率與效益評價。

蒸散發尺度效應與時空尺度拓展：深入理解地球水循環的奧秘 在廣袤的地球係統中，水是生命賴以生存的基石，而蒸散發（Evapotranspiration, ET）作為連接地錶水、大氣水和植被的重要環節，更是扮演著至關重要的角色。理解蒸散發的尺度效應以及如何將其研究成果拓展到不同的時空尺度，對於準確模擬和預測氣候變化、優化水資源管理、指導農業生産以及評估生態係統健康都具有深遠的意義。 本書《蒸散發尺度效應與時空尺度拓展》正是緻力於深入剖析蒸散發研究中的核心難題，通過係統性的理論闡述、嚴謹的實證分析以及前瞻性的方法探討，旨在構建一個更為全麵和精細化的蒸散發認知框架。本書並非簡單羅列已有研究成果，而是著眼於揭示蒸散發過程中不同尺度下的驅動機製、錶現形式以及相互作用，並在此基礎上探索將局部觀測和模型結果推廣至更廣泛區域和更長時期的可能性與挑戰。 第一部分：蒸散發尺度效應的理論基礎與實證探究 在本書的第一部分，我們將首先建立對蒸散發尺度效應的清晰認知。尺度問題是科學研究中普遍存在的挑戰，對於蒸散發而言，其錶現尤其復雜。地錶麵的蒸散發過程受到多種因素的影響，包括但不限於： 氣候因子： 太陽輻射、氣溫、濕度、風速等大氣條件直接影響水分的蒸發和植物的蒸騰速率。這些因子在不同尺度上的變化特性是理解尺度效應的關鍵。例如，局部區域可能經曆突發的強對流天氣，而大區域則更多體現為季節性或年際性的氣候波動。 地錶覆蓋： 植被類型、密度、冠層結構、土壤質地、土壤含水量、地形地貌等都對蒸散發過程産生顯著影響。不同尺度下，地錶覆蓋的異質性也會發生變化。例如，在微觀尺度上，單個葉片的蒸騰受氣孔開度控製，而在宏觀尺度上，大麵積森林的蒸散發則更多地受製於森林本身的生物物理特性和土壤水分可利用性。 生物過程： 植被的生長發育階段、光閤作用速率、根係深度和分布等生物生理過程是影響蒸騰的重要因素。這些生物過程本身也存在尺度特性，例如，一年生作物與多年生喬木在生長周期和蒸騰能力上存在顯著差異。 本書將深入探討這些因素在不同空間尺度（從點狀觀測到網格單元、區域，乃至全球）和時間尺度（從小時、日、月到季節、年，乃至年代際）上的作用機製。我們將詳細分析： 點尺度研究的局限性與普適性： 通過渦度協方差（Eddy Covariance, EC）等高精度觀測技術獲得的點尺度蒸散發數據，雖然能反映地錶能量和水分交換的瞬時動態，但其代錶性有限。本書將探討如何從點尺度數據中提煉齣普適性的物理過程，以及如何識彆和量化其在推廣應用中的不確定性。 像元尺度與景觀尺度的異質性： 遙感數據提供的像元（pixel）尺度信息，往往包含瞭多種地錶類型和生態係統的混閤信號。本書將探討如何利用多源遙感數據（如光學、熱紅外、微波等）以及先進的遙感反演模型，來解析像元內的蒸散發空間變異，並理解景觀尺度上蒸散發的空間格局形成機製。 區域尺度與流域尺度的集成： 在區域或流域尺度，蒸散發受到更復雜的下墊麵組閤、水文循環過程以及人類活動的共同影響。本書將介紹常用的區域尺度蒸散發估算模型，如基於能量平衡模型（如Penman-Monteith方程的改進型）、地錶能量平衡算法（SEBAL, METRIC等）以及基於遙感的植被指數（NDVI, EVI等）與蒸散發的關聯模型。 全球尺度蒸散發模擬的挑戰： 在全球尺度上，受限於觀測數據的稀疏性和模型的精度，蒸散發的估算和預測麵臨巨大挑戰。本書將討論全球陸地錶麵模型（LSMs）在模擬蒸散發過程中的優勢與不足，以及如何通過同化觀測數據來提高全球模型的可靠性。 第二部分：蒸散發時空尺度拓展的方法論與技術創新 在充分理解瞭尺度效應後，本書的第二部分將重點闡述如何將蒸散發的研究成果拓展到更廣泛的時空尺度。這部分內容將聚焦於方法論和技術創新： 尺度轉換方法： 針對尺度效應帶來的不確定性，本書將介紹多種尺度轉換方法，包括： 空間尺度轉換： 如何利用地理加權迴歸（GWR）、多分辨率遙感數據融閤、尺度分解技術（如小波分析）等方法，將高分辨率的點或像元尺度估算結果推廣到更廣泛的區域。 時間尺度轉換： 如何利用年際變異的驅動因子、長期氣候數據、代用數據（如湖泊沉積物、樹木年輪等）來推斷和重建曆史時期的蒸散發，以及如何通過氣候模式模擬來預測未來不同時間尺度下的蒸散發變化趨勢。 模型校準與驗證： 任何蒸散發模型都需要在特定區域和時段進行校準和驗證，以確保其適用性。本書將詳細介紹常用的模型校準策略，包括基於觀測數據（如EC、蒸滲儀、流域水文平衡數據）的參數優化，以及如何利用多模型集閤（Multi-Model Ensemble, MME）的方法來減小模型不確定性。 遙感數據在尺度拓展中的應用： 遙感技術為大規模、長時間序列的蒸散發研究提供瞭前所未有的數據支持。本書將深入探討： 多源遙感數據融閤： 如何融閤不同傳感器、不同分辨率、不同波段的遙感數據，以獲得更精細和全麵的地錶信息，從而提高蒸散發估算的精度。 基於機器學習和深度學習的蒸散發模型： 介紹如何利用人工智能技術，如隨機森林、支持嚮量機、捲積神經網絡（CNN）、長短期記憶網絡（LSTM）等，來構建更為先進的蒸散發估算和預測模型，尤其是在處理非綫性關係和時空異質性方麵。 新型遙感産品應用： 探討新一代遙感衛星（如Sentinel係列、Landsat係列、MODIS、GCOM-W等）提供的蒸散發産品（如ETa, ETref等）在不同尺度應用中的潛力和挑戰。 不確定性分析與量化： 任何科學研究都存在不確定性，蒸散發研究尤其如此。本書將係統介紹量化蒸散發尺度拓展過程中不確定性的方法，包括： 誤差傳播分析： 如何追蹤和量化輸入數據誤差、模型結構誤差、參數誤差對蒸散發估算結果的影響。 敏感性分析： 識彆對蒸散發估算結果影響最大的驅動因子和模型參數。 置信區間與概率預測： 如何提供帶有置信區間的蒸散發估算結果，以及進行概率性的未來預測。 第三部分：蒸散發尺度拓展的實際應用與未來展望 本書的第三部分將聚焦於蒸散發尺度拓展在實際應用中的價值，並對未來的研究方嚮進行展望。 水資源管理與優化： 流域水文模擬與預報： 利用尺度拓展後的蒸散發數據，可以更準確地模擬流域的水量平衡，為洪水預警、枯水期供水調度提供科學依據。 灌溉效率評估與農業用水管理： 尺度拓展的蒸散發信息有助於評估不同區域的作物需水量，指導灌溉計劃的製定，提高農業用水效率。 水權分配與跨界水管理： 在區域或國際河流流域，準確的蒸散發估算對於公平的水權分配和有效的水資源管理至關重要。 氣候變化研究與適應策略： 區域氣候模式的改進： 尺度拓展的蒸散發數據可以作為區域氣候模式的邊界條件或驅動因子，提高模式模擬的精度，更好地理解氣候變化對區域水循環的影響。 乾旱監測與預警： 蒸散發是乾旱發生和發展的重要指標。利用尺度拓展的蒸散發信息，可以構建更靈敏、更具前瞻性的乾旱監測和預警係統。 適應性景觀設計： 瞭解不同尺度下蒸散發的響應機製，有助於設計更具彈性的農業和生態係統，以應對日益嚴峻的氣候變化挑戰。 生態係統服務評估與生物多樣性保護： 植被生産力評估： 蒸散發是植物生長的重要限製因子。尺度拓展的蒸散發估算有助於評估不同生態係統的初級生産力，理解其固碳能力。 濕地和森林生態係統健康監測： 蒸散發的變化可以反映濕地和森林生態係統的水分狀況和健康水平，為保護和恢復提供依據。 生物多樣性分布預測： 氣候和水分條件是影響生物多樣性分布的重要因素。尺度的拓展的蒸散發數據可以與氣候數據結閤，預測生物多樣性的空間分布和未來變化。 未來研究展望： 融閤多圈層過程的集成模型： 發展能夠同時模擬地錶水、大氣、植被、土壤和地下水相互作用的集成模型，以更全麵地理解蒸散發過程。 高分辨率、全球覆蓋的實時蒸散發監測網絡： 利用衛星星座、地麵物聯網等技術，構建覆蓋全球的、高時空分辨率的蒸散發實時監測網絡。 人地耦閤下的蒸散發模擬： 更加深入地研究人類活動（如灌溉、土地利用變化、城市化等）對蒸散發過程的影響，構建人地耦閤的蒸散發模型。 智能化與自主化蒸散發估算係統： 利用人工智能和大數據技術，開發能夠自主學習、更新和優化的智能化蒸散發估算和預測係統。 本書《蒸散發尺度效應與時空尺度拓展》旨在為相關領域的研究人員、工程師、政策製定者以及對地球水循環和氣候變化感興趣的讀者提供一個深入、係統且前瞻性的視角。我們相信，通過對蒸散發尺度效應的深刻理解和對時空尺度拓展方法的不斷探索，我們能夠更有效地應對當前和未來水資源和環境麵臨的挑戰，為構建可持續發展的地球傢園貢獻力量。