生態水文雙向耦合模型的研發與應用：Ⅰ模型原理與方法

曾思棟，夏 軍，杜 鴻，陳向東

（1. 中國科學院重慶綠色智能技術研究院，重慶 400714；2. 長江勘測規劃設計研究院，湖北 武漢 430010；3. 武漢大學 水資源與水電工程科學國家重點實驗室，湖北 武漢 430072；4. 中南民族大學 資源與環境學院，湖北 武漢 430074；5. 中國水權交易所，北京 100053）

1 研究背景

水循環作為地球系統中各過程物質交換和能量轉換的重要載體和紐帶，與陸地生態系統過程相互作用并發生反饋［1］。一方面水循環通過降水、下滲等過程為生態系統提供水分，影響植物光合作用碳同化、CO2排放進而影響生態系統的格局［2］；另一方面陸地生態系統中植被通過氣孔行為調控植物的蒸騰，植被動態變化如葉面積指數變化影響降水截留和蒸發、能量分配，對水文過程產生影響［3-4］。研究陸地水循環與生態系統的耦合是生態水文的基本內容，準確認識生態水文的耦合機制是實現流域水資源及生態管理的重要基礎［5］。目前，生態水文的耦合研究已經成為水文、氣象、生態等多個學科共同關注的課題。

陸地生態水文研究的主要內容體現為植被與水分、能量和物質的耦合循環機理研究［6］，構建生態水文耦合模型是認識這些耦合機理包括水、能量、碳、氮、磷等相互作用的重要基礎。陸地生態水文耦合從單向耦合向雙向耦合發展，單向耦合模型主要是從水文模擬角度出發，考慮植被對水文過程的單向影響，不考慮水文過程對植被動態的反饋，如DHSVM（Distributed Hydrology-Soil-Vegeta?tion Model）模型［7］等。隨著對生態水文過程耦合認識的不斷加強，雙向耦合模型的理論框架被提出，如趙風華等［8］根據生態水文水、碳循環要素在植被-土壤-大氣連續體（SPAC）中的運動過程，將耦合作用分為4 個尺度的關聯。……