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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