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现行《水文气象学》不成熟，有待完善
热度 1 zhgatcl 2019-11-3 09:35
现行《水文气象学》不成熟，有待完善 水文学是专门研究地球大气层、地表及地壳内水的分布、运动和变化规律，以及水与环境相互作用的学科，属于地球物理科学范畴。通过测验、分析计算和模拟，预报自然界中水量和水质的变化和发展，为开发利用水资源、控制洪水和保护水环境等方面提供科学依据。水文学与气象学、海洋学、地质学、自然地理学等学科关系密切。广义的水文学可分为水文气象学（有学者建议改称空中水文学）、海洋水文学、陆地水文学、水文地质学（有学者建议改称地下水文学）。在以上四个兄弟中，后面 3 个都是研究液态水，看得见，摸得着，理论相对比较成熟； 但水文气象学的研究对象是气态水（以水汽为主），看不见，摸不着， 研究的难度很大，这方面的理论比较薄弱 。尽管目前的天气预报比较准确，但是对于雷阵雨的预报依然失误很多，对于雾霜露雪的预报依然有较多的错误。目前对于水汽和大气之间的交互运动依然研究的不够充分，社会上和科学界争论依然较多。 现行 《水文气象学》不成熟的4点理由： 1、《雷（电）和雨是什么关系？》 http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=2024do=blogid=3294 ，暴雨与雷电相生相伴，这是普通老百姓都知道的生活常识，但在现行气象科学理论中，竟然没有涉及雷电和降水的关系，这应该说很不正常。 2、《廖爱民谈水文气象学----气象水文学没有成才……》 http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=2024do=blogid=487422 ，从这篇博文可以看出，《水文气象学》不成熟。廖爱民是气象专家，在《水科学进展》上发表过《1979-2010年中国流域水汽含量变化》等论文，还专访过南京信息工程大学《水文气象学院》林炳章院长，详见 http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=526442do=blogid=495345 。张学文、廖爱民，还有 林炳章院长等 三位气象专家应该不会胡说八道，也没有胡说八道的理由。 3、中国各地多年平均降水量与空中水汽含量（还有地面水汽压、地面绝对湿度、相对湿度、地面比湿等）有很好的相关关系，这样的研究非常简单，对专业人士来说，有原始数据几分钟就能做出研究结果，这样的研究还要由檀成龙这个气象外行来发现，也间接说明《水文气象学》不成熟。 4、张学文老师主张把《水文气象学》改称《空中水文学》，他有很多这方面的呼吁，他2010年还发表了专著《空中水文学初探》。在《空中水文学初探》中，张学文老师阐述认为，在空中水汽运动和相变成雨方面有很多模糊认识。
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檀成龙对水文气象学的贡献
热度 8 fanxiaoyingz 2019-10-25 17:34
檀成龙对 水文气象学的贡献 人类自古以来就生活在大气中，对于风雨雷电雾等等大气现象自古就有所了解，但是对于大气从理论上探索只是近百年的事情：在第一次世界大战期间，挪威学者贝坚克尼父子 (V.Bjerknes 和 J.Bjerknes) 等 创立了气旋形成的锋面学说 ； 20 世纪 30 — 40 年代， 瑞典 学者 罗斯贝 (Rossby) 等研究大气环流，提出了长波理论 ； 20 世纪 30 年代 ，德国气象学家韦格纳、 芬德森和瑞典气象学家贝吉龙 提出了降雨学说，称为 “贝吉龙冰晶效应”“ 贝吉龙过程 ” 。这三大理论成为现代气象学的基础理论。有意思的是，这三大理论都是高纬度国家的科学家提出的，似乎这里蕴含了某种机遇。 有人这样评价大气长波理论：奠定了数值天气预报的理论基础，在某种程度上使气象学成为一门真正意义的科学。所以气象学理论只有近百年历史，在这百年当中气象学已经分化出了海洋气象学、航空气象学、农业气象学、森林气象学、污染气象学、雷达气象学、卫星气象学、宇宙气象学等多个分支。 尽管气象学分支很多，研究涉及多个科学门类，但是气象学在面对大气和水汽的关系的时候依然有较多的模糊之处。有一门科学叫水文学，专门研究地球大气层、地表及地壳内水的分布、运动和变化规律，以及水与环境相互作用的学科，属于地球物理科学范畴。通过测验、分析计算和模拟，预报自然界中水量和水质的变化和发展，为开发利用水资源、控制洪水和保护水环境等方面提供科学依据。水文学与气象学、海洋学、地质学、自然地理学等学科关系密切。广义的水文学可分为水文气象学、海洋水文学、陆地水文学。（有学者建议把水文气象学改称空中水文学，水文学分为海洋水文学、陆地水文学、地下水文学和空中水文学等 4 个门类，海洋水文学和陆地水文学研究地表的水文现象，陆地水文学和空中水文学分别研究地下和空中的水文现象）。尽管目前的天气预报比较准确，但是对于雷阵雨的预报依然失误很多，对于雾霜露雪的预报依然有较多的错误。目前对于水汽和大气之间的交互运动依然研究的不够充分，社会上和科学界争论依然较多。但是，全球范围内的干旱问题却日益突出，人们急切地期待有一个较好的理论来指导调水和抗旱工作。檀成龙恰恰适应了这种需求，他从全局角度，应用数理统计的方法，全面地研究了水汽的各个气象因子和大、降雨的关系，得出了许多重要的结论。总体看来，他使用的数理统计的方法是科学的，是目前大多数科学家使用的，他研究的气象水汽因子是全面的，他研究了水汽压、绝对湿度、相对湿度、比湿、水汽频率、水汽假频、外来水汽、本地水汽、空气温度等等许多气象因子和降水的关系，面面俱到；他还研究了海拔、地形、气团、盆地、沟谷、高山、近底层温度、大气密度等等与降雨有关的因子，并且作出了定量分析。他 在分析以上因子的时候引用了全国各个地方的长期的观测资料，根据这些资料和因子分析得出的结论具有科学性、可靠性。根据这些结论可以得出一些有益的结论，可以指导我国的大规模调水，可以指导我国的抗旱。因此具有重大意义。尤其难能可贵的是，檀成龙是我国第一个使用数理统计方法全面地、全方位的、宏观的研究水汽、大气和降水关系的人，开创了我国水文 气象学 的先河，他研究的视角是独特的，是前无古人的，他开创了一门新的气象学，这个气象学是从大量的已经获得的气象数据得到，从静态的角度发现气象规律，它是对过去的 “气候学”的具体化、数量化、精细化，又是对过去对动态气象因子研究的补充，对于未来具有预测和指导功能，我就叫它“静态水文气象学”。现在，我就简单地介绍以下檀成龙的“静态水文气象学”的研究成果。 1、降水量与空中水汽含量（可降水量）的关系研究 第一， 通过对中国 121个探空站1971～2000年平均降水量P与空中水汽含量W的研究得到年降水量与空中水汽含量的拟合公式为 P=44.385(W-2.66) 。公式中 2.66可视为无效的空中水汽含量，（W-2.66）就是有效的空中水汽含量。该公式表明：平均降水量和空中水汽含量W是线性关系，空中水汽含量越大降水量越大，空中水汽含量越小降水量越小。这个关系式忽略了与降雨有关的次要因子，忽略了过去我们强调的降雨与地形、纬度、海拔、温度的关系，也忽略了降水量与水汽饱和程度的关系，它反映出降水量只与空中水汽含量W有根本性关系，把复杂问题简化处理，找到了影响降雨的主要因子。当然，该公式并不否定降雨与地形、纬度、海拔、温度的关系，所以加进了修订因子。檀成龙加进了 K 1 、 K 2 、 K 3 、 K 4 、 K 5 共 5个修订因子，这些因子分别是 有迎风坡的增雨作用或背风坡的减雨作用（修正比例 K 1 ）；台风、锋面雨带和副高、青藏高原、西风带的分支与汇合等干扰影响（主要影响我国东南地区 , 修正比例 K 2 ）；高海拔的增雨作用（主要影响青藏区 , 修正比例 K 3 ）；沙漠下垫面的减雨作用（主要影响西北地区 , 修正比例 K 4 ）；高纬低温高湿的增雨作用（主要影响东北北部 , 修正比例 K 5 ）。当然，我认为也可以加进纬度和温度影响因子。由于这些因子很复杂，受到的环境影响变化较大，目前 K 1 、 K 2 、 K 3 、 K 4 、 K 5 并没有确定的参数（当然有统计值）。但是，公式指出一个重要规律，空中水汽 W要变成降雨必须存在一个“阈值”，超过这个阈值水汽才能够转化为降雨，低于这个阈值水汽就不能转化为降雨。在他的公式中，这个阈值是2.66，它被称之为“无效水汽含量”。这个经验公式告诉我们，在中国，无效水汽含量是2.66mm（作者的公式中使用mm为水汽含量单位）。无效水汽含量的存在说明，空气中有一部分水汽永远也不可能转化为降雨，这就说明了为什么我国的几个大沙漠的年降水量非常少。说明这些沙漠的上空并不是没有水汽，而是这些水汽的含量不足以形成降雨，他们的含量在降雨“阈值”以下。檀成龙研究认为 干湿分界的阈值是空中水汽含量 13 毫米 ， “年平均水汽含量≥13mm 是年平均降水量≥400mm 的充分不必要条件，年平均水汽含量13mm附近水汽更新频率突变”。在这里需要说明的是，2.66mm是通过统计得出的经验参数，而我个人认为，最近十几年以来这个参数的值是增加的，也就是降雨阈值是增加的，尤其是我国西北和华北地区，与人类对下垫面的人为影响密不可分，所以总体来说华北地区的降水量是减少的。阈值不仅仅体现在这个公式中，其它公式中都有体现。对于公式的系数44.385也是有意义的，它被称之为“全球水汽平均更新频率”。 全球水汽总量 13 × 10 12 m 3 ，年降水总量 577 × 10 12 m 3 ，所以全球水汽一年内平均更新 577 ÷ 13=44.385 次。实际上，虽然全球的水汽平均更新频率是每年 44.385 次，但是我国不同地区的水汽更新频率并不一样，作者对此也有比较详尽的研究。研究结果认为我国西北地区干旱的另一个主要原因是水汽更新频率较低。而更新频率低的原因是水汽来源少，而且水汽更新频率与空中水汽含量显著正相关。所以，得出一个重要的结论，远程调水可以增加空气中的水汽含量，也能够增加水汽更新频率。而增加水汽更新频率使得调水的气象效果具有“倍增效益”。所以，这个公式中隐含的内容是很丰富的。 2降水量与地面水汽压的关系研究 作者通过同样的方法，研究了平均降水量与地面水汽压的关系，得出了形式相同的公式。中国各地多年平均降水量 P 与地面水汽压 e 的拟合公式为 P=85.124(e-2.27) 。 2.27可视为无效地面水汽压，e-2.27就是有效地面水汽压，85.124可视为单位有效地面水汽压每年贡献的降水量。 这个公式的形式和公式 P=44.385(W-2.66)完全形同。所以公式也说明，存在一个阈值，超过这个阈值是湿润的，低于阈值是干燥的。这个阈值是多少？似乎并不是2.27百帕。檀成龙研究认为“在年平均地面水汽压8.5 hPa附近，年降水量发生突变。年平均地面水汽压≥8.5 hPa是年平均降水量≥400mm的充分不必要条件。”所以，阈值是8.5百帕，而2.27百帕和“无效水汽含量”2.66一样，只是一个永远无法利用的“无效水汽压”。所以水汽压的阈值8.5百帕和空中水汽含量13毫米都是湿润和干旱的阈值，意义重大。有了这个阈值标准，我们就能够通过分析某些地方的气象资料，准确地预算出当地的最小需水量，从而为水资源定量调配提供依据。 和水汽更新频率的概念相近，檀老师根据以上公式创造了一个假频概念：降水量与空水汽含量之比称为水汽更新频率 f，降水量与地面水汽压之比称为水汽更新假想频率，简称水汽更新假频或水汽假频 f ′ 。所以 公式 P=85.124(e-2.27) 中的 85.124 的物理意义就是“水汽更新假频”。“水汽更新假频”的概念和“ 水汽更新频率 ” 的概念具有很重要的现实意义，这表明，降雨不仅仅与水汽含量、水汽压等有关系，而且与降雨的频次有密切关系。可以说，过去我们长期忽略了降雨频次。水汽更新频次其实和每年的降雨次数是相一致的，每蒸发一次降雨一次才能够完成一个水汽更新循环，而降雨又为新的蒸发提供了水汽来源，所以水汽更新频次和降雨的频次应该是相辅相成的。但是，湿润地区降雨频次多而水汽更新频次却少，这样的结果是降水量远远大于蒸发量，地面径流量有多余；而干旱地区的降雨频次小水汽更新频次多，这样的结果是降水量远远小于蒸发量，地面就没有多余径流量，而是持续干旱。在半干旱地区，降雨频次和水汽更新频次基本相同，但是当降雨频次小于水汽更新频次的时候，往往会发生大暴雨和特大暴雨，这是自然界弥补降雨频次减少的举措；当降雨频次大于水汽更新频次的时候，往往会表现为丰收年。所以， “水汽更新假频”的概念和“ 水汽更新频率 ”的概念绝对不是简单水汽更新问题，而是和降雨频次相对应的重要气象概念。檀老师研究了各个地区的“ 水汽更新频率 ”，研究的结果是中国陆地平均水汽频率35.94 /a，湿润区平均水汽频率42.51 /a，半湿润区平均水汽频率36.55 /a，半干区平均水汽频率31.44 /a，干旱区平均水汽频率10.90 /a，青藏区水汽含量很小，平均水汽频率为67.9/a。青藏区的水汽频率很高。青藏高原虽然由于海拔很高，水汽含量很少，但是它的水汽频率高达67.9/a，降雨频次更是远远高出这个数值，有著名的夜雨，所以青藏高原大多数地区反而不是干旱地区，这说明湿润不仅仅与水汽含量有关，而且与降水频次，和水汽更新频率有关。 如果一个地区，水汽频率很高但是比较干旱，那么这个地区只需要少量调水就可以变为湿润地区；如果一个地区比较湿润但是水汽频率很低，那么也可以通过修建洪水期储水池来解决季节干湿差异。 3，降水量和相对湿度的关系 檀老师得出的第三个重要公式是我国降水量和相对湿度的公式： 中国各地多年平均降水量与相对湿度的拟合公式是 P=3619.1U 4.2631 。这个公式揭示的规律和前两个公式不同，在 降水量与空中水汽含量、与水汽压的关系中，揭示的是线性关系，但是与 相对湿度的关系却是指数关系，指数是 4.2631 。 降水量与 相对湿度的关系是大于 1 的指数关系，说明降水量随着相对湿度的增加而增加，它是一个增函数。 该公式也说明，存在一个阈值，当相对湿度 U超过这个阈值的时候，U值越大越接近饱和， 降水量随相对湿度增加的速率比较快 ；而 U低于某一个值之后 降水量随相对湿度增加的速率比较慢 。也就是说，在空气中具有相同的空中水汽含量的大气，其降水量是不一定的，相对湿度大的降水量大，相对湿度小的降水量小甚至不会降雨。例如河谷中的干热风引起的河谷沙漠，就是典型的空中水汽含量大，相对湿度小的地带。那么这个阈值是多少呢？檀老师研究认为 “年平均相对湿度≥63 %时，年平均降水量≥400mm（概率98%）。相对湿度达到65%左右时，塔里木盆地的多年平均降水量能不能达到574mm 左右”，也就是说这个阈值大约在63%~65%之间。所以，当相对湿度大于63%的时候， 年降水量 P就会迅速增加；当小于63%的时候， 年降水量 P随着U值增加缓慢增加。再看这个公式的系数，系数很大为 3619.1 ， 3619.1 可以视为降水量的最大极限，很可能不同地区的系数并不相同，但是系数总体很大说明相对湿度的微小变化就会引起巨大的变化，因此在气象中存在着 “蝴蝶效应”，相对湿度的微小变化就会引起降水量的巨大变化。 4，降水和多个因子拟合的多元关系 檀成龙老师除了对水汽含量 W、水汽压e、相对湿度U进行一元拟合以外，还对它们和降水量的关系进行了二元拟合和三元拟合，当然，由于这种拟合更加复杂，拟合的结果更加多变，准确性差一些，因此此处不做详细介绍。但是，在多元拟合中，每一个因子的系数大小可以表明该因子在降水中的权重大小，因此可以简单的分析一下。平均降水量P、地面水汽压e和相对湿度U的拟合公式为P=59.983e+1361.31U-797.526；平均降水量P与地面水汽压e和年平均气温t的研究发现，P=122.1148e-33.2822t-243.817；平均降水量P、地面水汽压e、相对湿度U和海拔高程H的二元拟合公式为P=95.46e+99.64H-390.19，三元拟合公式为P=70.19e+1375.67U+100.94H-1003.46； 平均降水量 P、地面水汽压e、平均气温t和海拔高程H的三元拟合公式为 P= 133.0573e-33.6977t+101.0463H-444.213 。 通过以上公式可以得出一些结论：当地面水汽压和海拔高程相同时，年平均相对湿度增加 1%，多年平均降水量大约增加13.7 mm；年平均相对湿度减少1%，多年平均降水量大约减少13.7 mm。地面水汽压是年降水量的主要影响因子，年平均气温T和海拔高程H是年降水量的次要影响因子。当主要影响因子地面水汽压e不变时，年降水量P与次要影响因子年平均气温T负相关，年平均气温T增加或减少3℃，年降水量减少或增加大约100mm；年降水量P与次要影响因子海拔高程H正相关，他估算海拔增加1000m，多年平均降水量大约增加100mm，（对于秦岭地区，海拔升高1000米，温度下降大约6.5摄氏度，因气温下降，年平均气温的差值贡献的年降水量增加33.6977×6.5=219mm，然后和海拔升高增加的降水量100mm相加，降水量增加319mm，这个估算数据和秦岭实际情况基本相同）。 5，影响我国干湿的多个指标 除了以上三个一元拟合公式和几个多元拟合公式之外，檀成龙老师通过对公式的分析，还发现了一系列我国干湿分界线的指标。通常我们认为胡焕庸线是我国干旱地区和湿润地区的分界线，而进一步研究发现这个线和我国400毫米降雨等值线重合，所以我们一般认为400毫米降水量是干旱和湿润的划分界限。而檀老师研究发现，我国干旱和湿润的分界线在降水量上表现为400毫米，而在水汽压上表现为8.5百帕，在水汽含量上表现为13毫米，在相对湿度上表现为63%——65% 。这些指标对于解决我国许多地区的干旱问题都有指导意义，对于干旱种类可以重新划分，有针对性的采取措施。不仅如此，他还发现，实际上我国干旱地区的这些指标和分界线指标的差值各有千秋。因此分析出那些地方容易解决干旱问题，那些地方解决干旱问题比较困难，并且做了大量的具体分析，得出了一些结论。 6，影响降雨的特殊因子的分析 科学是客观的，不是造作的，因此在研究降水量和各个气象因子的关系的时候总是有例外，而这些例外的后面也往往隐含了科学的原因。檀老师并没有忽略这些例外，他甚至客观地逐一分析了特殊地域特殊情况的原因，并且对特殊情况作了一个比较全面的比较。例如，在研究水汽含量和降水量的关系的时候，指出的特殊地区包括：新疆的 伊犁河谷的伊宁，塔城、阿勒泰、乌鲁木齐（降水量相对很大，原因是迎风坡地形雨较多）；另一个地区是梅雨区和南部相邻地区。另外，我国降水的特殊地区还有图里河、阿尔山、阳江、香港、桂林、邵武、临江、百色、厦门、邢台、西安、若羌、民勤、张掖、临河、锡林浩特、海拉尔、昌都、甘孜、格尔木、茫崖、张家口、腾冲、丽江、龙州、精河、西昌等，对于这些特殊地方出现的降水量和气象因子不一致的情况，檀老师分别从地形、海拔、纬度、下垫面、季风、信风等不同影响因子进行了客观分析，得出了一些有用的结论。他指出，有些地形有明显的增雨效果，有些地形有明显的减雨效果。水汽通道的迎风坡有明显的增雨效果，水汽通道的背风坡有明显的减雨效果，这个结论在全国各处适用。还指出，海拔增高有增雨效果，但是超过了一定海拔，增雨效果明显减弱。他研究得出降雨和地形环境之间有五个效应：盆地效应、绿洲效应、高原效应、湖泊效应、热岛效应。他用了很大的篇幅来研究各个地区在地形、海拔、纬度等不同影响因子下的不同效应。指出 “沙漠广泛分布区减雨作用明显”，称之为“沙漠效应”，沙漠效应实际上是一种热岛效应。“高海拔增雨作用明显”，这是高原效应。盆地效应的一个巨大作用是：超深盆地四周巨型山脉对本地水汽有“强力约束和强力拦截作用”，所以，盆地内部蒸发的水汽可以再循环，出现多次降雨，从而达到调水中的“倍增效应”。对于目前的盆地出现的“多年平均蒸发量明显大于多年平均降水量”的现象，他认为这恰恰是干盆地的一个特点，当盆地通过调水，变为湿盆地以后会恰恰相反，出现“多年平均降水量大于多年平均蒸发量”，从而每年会增加一定量的储存水量，这样，经过若干年以后，盆地内部的湖泊面积会逐年增加，储水量也会逐年增加，沙漠就会逐渐消失，尤其是塔里木盆地，会重新出现文明繁荣，遍地城镇的景象。 他研究得出结论，中国各地多年平均地面水汽压e与年平均气温 T 高度正相关，这个结论表明，温度越高，空中的水汽压越大，空气中所含有的水汽量越大，那么，可以断定，这些水汽一旦形成降雨条件，则那么多的水汽必然形成短时间的强降雨，这就是为什么我国七月八月在北方部分地区会形成暴雨的原因。而 2019 年的东北和华北就是如此。也是因为这个原因，所以在我国的降雨的季节规律中，各地夏季的降水量都是最大的，而夏季的水汽压也是最高的，从夏季向冬季逐渐下降，从冬季向夏季逐渐增加，水汽压和降水量表现为同一个规律。这个规律告诉我们，近地层水汽是形成降雨的主要因子，而近地层水汽的移动速度是和水汽压成正比例的，所以春季我国南方出现雨季梅雨季节，然后六月以后我国北方地区的降水量才逐渐增多，八月九月雨季驻留在秦岭以北的广大北方地区，九月以后雨季逐渐退出秦岭以北，雨季的这些运动与水汽压的增大和减少密不可分。所以，水汽压就是推动水汽移动的动力因素，“空中水汽的绝对数量与年平均气温正相关”，而与距离海洋的远近成负相关，要让它在远离海洋的干旱地区成为正相关，则必须有就近的水源，这也就是调水的原因。檀老师得出的地面水汽压和相对湿度的拟合公式为 U=0.2005Ln(e)+0.1927. 水汽压越大，相对湿度越大，降雨的条件越容易形成。 7，发现了青藏高原的气象特征的特殊性 通过研究，还发现青藏高原的降水量与水汽压、水汽含量、相对湿度都有和内地不同的特殊性。例如，青藏区、干旱区、半干区、半湿区、湿润区平均地面水汽压分别为 4.7 、 6.2 、 6.4 、 9.4 和 17.3 hPa 。青藏区的平均地面水汽压只有 4.7 ，但是其降水量并不少，当然，青藏高原的海拔一般都在 4500 米以上，其大气压也只有 0.75 个大气压，而且温度很低，更容易达到降雨条件，空中水汽容易凝结，在这种情况下降雨条件发生了很大变化。所以，要研究青藏高原的降雨，应该考虑更多的因素，而且其主次关系也会发生变化。水汽更新频次可能在青藏高原更为关键。檀老师研究研究发现：中国各地水汽更新频率的变化趋势是青藏区＞湿润区＞半湿区＞半干区＞＞干旱区， 年降水量的排列顺序大致是青藏区＞半湿区＞半干区＞干旱区（当空中水汽含量或者地面水汽压相近时）。说明，青藏高原上的水汽更新频次更高， 本地 水汽的影响对高原影响更大。研究的青藏区 15个站，其中11个站的平均水汽频率为67.9／a，而全国的陆地平均水汽频率35.94／a，湿润区的水汽更新频率也低于青藏高原，为42.51／a。所以，可以从青藏高原的实例得出结论，提高水汽更新频率也是可以提高当地的降水量的。设法提高水汽更新频率是提高降水量的一个很重要的方法。那么，如何提高水汽更新频率呢？檀老师指出，通过调水增加当地水的蒸发可以提高水汽更新频率，也可以说当地水汽的蒸发也是完全有利于水汽更新，有利于降水量的增加的。华北许多地区最近几十年连续出现干旱，或者出现逐月的旱涝不均匀，一个很重要的原因就是水塘涝池的减少，最近几十年，农村的耕种方式发生了很大的变化，耕牛不再饲养，结果牛饮水的池塘大幅度减少，大批的池塘被填埋，大量的平原湖泊被填埋，导致水无处储存，水汽再循环减少，水汽更新频次减少，这是华北平原最近几十年干旱的主要原因。 8，降水的季节性分布特点 对于水汽更新频率，檀老师发现水汽更新频率是和季节的热量变化同步的：逐月水汽更新频率从1月到7月由低到高，从7月到12月由高到低，这个规律和中国大陆的降水量的变化规律一致。这说明热量在降雨中起到了极大的作用。但是，我国西北和新疆地区例外，这种例外不是热量问题，而是水汽很少的问题，尤其是本地水汽很少的问题。由此，他得出一个极其重要的结论“向西北干旱半干旱区特大规模调水沙漠变绿洲，蒸发的本地水汽增多，地面水汽压e增加，减雨修正比例K4成倍增加，所以西北受水区的年降水量有望大幅增加、成倍增加。”，他指出“本地水汽是上升气流，所以本地水汽有增雨作用”，所以，本地水汽对于水汽再循环，对于本地降雨有巨大影响。在对新疆的气象条件研究后，他认为“本地水汽年产量Q bd和外来水汽年输入总量Q in分别是新疆年面雨量Pm的主要和次要影响因子, 年平均地面水汽压e和相对湿度U都不是新疆年降水量的主要影响因子”，地面水汽压e和相对湿度U不是新疆年降水量的主要影响因子这一点和中国东南丰水地区完全不同，这种不同的根本原因还是新疆地区的水资源相对很少，本地水汽很少，新疆本地水汽年产量Q bd约2570亿吨／年，大约是外来水汽的十分之一。新疆多年平均的外来水汽输入总量Q in为26114.8亿吨／年。新疆多年平均面雨量约2800亿吨／年，跨国河流净输出约230亿吨／年，其余水分都在新疆蒸发变成了本地水汽，所以，新疆本地水汽年产量Q bd约2570亿吨／年。1961～1965年面雨量平均约2350亿吨／年，2013～2017年面雨量平均约3250亿吨／年，所以近几十年来新疆的面雨量是增加的，每年的增量约950亿吨／年，那么增加的原因是什么呢？据研究，新疆区域近几十年来外来水汽的年输入总量Q in没有明显的增加，甚至有所减少，但是面雨量却增加了约950亿吨／年，这只能归结于本地水汽在增加。我个人认为，增加的原因应该归结于农业灌溉面积的大幅度增加，还可以归结于新疆几十年来水利工程对于水资源的调节和利用，还有可能就是冰川的超支融化。这种增加本身能够证明檀老师的推论“本地水汽有增雨作用”，本地水汽参与了水汽的再循环，本地水汽尤其是盆地内部的水汽可以反复循环成雨，从而大幅度增加当地降雨。最近几十年，新疆的冰川融化严重，那么调水以后，盆地空中水汽增多，盆地周围的冰川接收到的水汽增多，那么冰川有可能增长，阻止冰川退缩的现状。 9，重新对我国的降水分布区域进行了划分 檀成龙老师研究后，根据干旱和湿润情况重新对我国的降水分布区域进行了划分，过去的划分是湿润区、半湿润区、半干旱区、干旱区，现在他增加了一个特殊区域：青藏区。增加青藏区的原因是因为这个地区的降水量较大，但是其气象指标和其它地区完全不同，相对湿度偏低，水汽压偏低，气压偏低，水汽含量偏低、而比湿偏高。对此，他的文章中有大量研究内容和实例。对于这五个分区，他从不同角度进行了对比研究。努力寻找降雨的各种影响因子在不同地区的特点。 10，找到了影响降水的各个气象因子的差值，为改善干旱区提供了科学数据 檀老师在研究了各种影响因子之后，找到了影响干旱的主要因子，难能可贵的是找到了干旱地区水汽压、水汽含量、相对湿度、比湿、绝对湿度等因子 与干湿分界线阈值的差值 。有了这些差值，我们就能够找到主要的影响因子，并且有可能找到消除这些差值，解决干旱问题的途径。应用这些数据，他对几个重点地区进行了对比研究，例如柴达木和青海湖进行了对比研究。例如对塔里木 与 伊犁河谷进行了对比研究。又例如，对克拉玛依进行了调水前和调水后的气候和降水量研究等等。他指出，塔里木盆地现有水汽含量 与干湿分界线阈值 比较相差 5mm，水汽压相差2.5hPa，相对湿度的相差为25%左右。巴楚、喀什、莎车地面水汽压分别为7.2hPa、7.5hPa、8.1hPa，与地面水汽压8.5hPa 干湿分界线 分别相距 1.3hPa、1.0hPa、0.4hPa；库尔勒、喀什、阿克苏空中水汽含量分别为10.7 、10.9、11.9 mm，与 干湿分界线 13 mm空中水汽含量的最大距离为2.3mm。经过对沙漠地区降雨前后相对湿度的研究，指出雨后实测相对湿度比拟合计算相对湿度平均大22.9%，但是这种情况只能维持两天左右，如果这种相对湿度能够持续存在，那么南疆的气候就可能变为湿润气候。所以，调水是必须的，调水能够持续有效地增加空气的相对湿度。他进一步指出，南疆干旱的一个主要原因就是本地蒸发对于水汽的贡献太少，如果能够有效增加本地水汽，那么增雨效果就会大大增加，而克拉玛依就是一个典型的实例。通过对比研究， 塔盆四周国际交换站与塔中站平均相对湿度的差值 11.8% ，而出现差异的原因就是“盆地四周冰川、山地和绿洲等本地蒸发对平均相对湿度的贡献。”青海湖盆地平均相对湿度比柴达木盆地大 20% ，而青海湖是湿润盆地，柴达木盆地则是干旱盆地。尽管青海湖是湿润盆地，但是檀老师通过研究发现，青海湖每年的平均水量减少 3.6 亿立方米，相当于每年的水分流失深度为 12.1mm ，青海湖的湖岸线唐代为 400 公里，清乾隆时减为 350 公里，东西两边已分别退缩 25 公里和 20 公里，水位下降约 100 米。所以青海湖目前需要调水。这是学术界对青海湖前途的担忧，应该引起重视，也是静态水文气象学对于我国个别地区水资源情况的一个重要研究成果。所以，静态水文气象学有预测功能，正是这个功能可以指导我国的水资源的综合调配。 11，檀老师研究认为，水汽可以带动大气运动。 檀老师研究认为，水汽可以带动大气运动。这一点，目前在学术界似乎有争议。但是，我研究认为，水汽是带动大气运动的主要驱动因子，原因就是水的汽化热特别大，达到了2260千焦每公斤。水汽带动大气运动不仅表现在局部的大气剧烈运动中，例如：海陆风、湖岸风、雷阵雨、热带风暴；而且表现在大尺度的大气环流中，如果没有水汽在大气环流中的作用，那么地球的南北极和赤道的温度差就会超过 100 度，而在大气环流的作用下，其温度差只有 70 多度，而且地球上的信风、大气环流带都与水汽有密切关系。因为有水汽参与大范围气候的形成，所以尽管欧洲处在北纬 45 度以北地区，但是由于有大西洋暖流带来的水汽的影响，这里并不寒冷，比同纬度地区暖和，人类活动频繁。由于西风带带来一定的水汽，所以新疆的伊利地区才有广阔的草原和较多的降雨。同样是信风中水汽的影响，全球大陆的西海岸基本都是湿润区域，而东海岸大多数是沙漠区域，尤其是纬度在 30 度左右的西风带区域。所以，水汽可以带动大气运动，而且水汽的全球运动严重影响了全球气候。 12，根据檀老师的这些研究成果，可以估算当地的需水量和需要的调水规模 根据檀老师的这些研究成果，可以估算当地的需水量，也可以因此估算当地需要的调水规模，对于用水、水资源再分配具有很好的指导作用。例如他说 “ 1961 ～ 2005 年新疆平均面雨量为 2724.6 亿立方米，扣除额尔齐斯河和伊犁河每年流出境外的 230 亿立方米，其余都在新疆蒸发变成了本地水汽，所以，新疆每年的蒸发总量平均为 2494.6 亿立方米，按新疆 165 万平方公里分摊，年陆面蒸发量平均为 151mm 。”如果增加到每年 600mm 的陆面蒸发量，则蒸发总量从每年 2494.6 亿立方米增加到大约每年 10000 亿立方米，当地的地面水汽压从 6.6hPa 增加到 9.0hPa ，相对湿度由 45% 增加到 65% 左右。他指出“水的蒸发潜热很大，水分蒸发要吸收大量热量，西北降水量成倍增加以后，蒸发的水分成倍增加，水分蒸发要从当地大量吸热，理应降低西北受水区的环境气温。”而环境气温下降以后，按照经验公式 P=122.1148e-33.2822t-243.817 ，被减数减少， P 增加。而且根据公式 a=217e ／ T （ a=289e ／ T ），分母减小，绝对湿度 a 增加，此时相对湿度定义公式 U=e/E 中饱和水汽压 E 减少，所以 U 增加，根据公式 P=85.124(e-2.27) 和 P= 3619.1 U 4.2631 ，降水量 p 增加。所以温度降低以后增加的降水量可以通过统计公式估算出来。过去，在没有经验公式的时候，这是无法估算的。当然，用这些公式也可以很好地解释为什么北部非洲和西部美洲的大多数地区是沙漠。由于 T 过大，所以根据公式 a=217e ／ T ，绝对湿度 a 减小，相对湿度 U=e/E 中饱和水汽压 E 增加，由于 U 减小到了阈值以下，所以沙漠地区基本上没有降雨。 1961～2017年终点与起点新疆面雨量总的趋势增量约950亿吨／年，而克拉玛依、库车和新疆区域的年平均地面水汽压也是波动增加，其趋势变化率分别是0.207、0.335和0.109hPa/10a，北疆区域、南疆区域和整个新疆区域年平均地面水汽压总的趋势增量分别为0.68hPa、0.53hPa和0.55hPa，过去 北疆区域、南疆区域和 新疆区域的年平均地面水汽压分别是 5.96hpa、6.88hpa、6.55hpa，增幅分别为11.4%、7.7%和8.4%。通过以上数据可以估算出塔里木盆地调水的需水量。过去的年面雨量平均2350亿吨／年，现在的年面雨量平均约3250亿吨／年，增加了900亿吨／年，而要达到湿润程度必须达到8.5hpa，8.5-6.55=1.95hpa，900亿吨对应0.55hpa，那么需水量大约是3190亿吨／年。这个结果可以和其它计算结果对比，例如我们通过绿洲面积和新疆径流量的对比发现，绿洲每平方公里的需水量大约是55万吨／年，而新疆的干旱区总面积大约100万平方公里，那么全部变为绿洲需要水分为5500亿吨／年。 按以上二种方法计算，需水量分别是3190亿吨／年和5500亿吨／年。在这里，每年需要的水量与跨流域调水的设计规模是完全不同的两个概念。跨流域调水进入超深盆地的外来水源不断进行气态水和液态水之间的转换，这些外来水源能够循环使用、重复使用，因此，调水类似于高贷款、“利滚利”，调水具有“倍增效益”。按照檀老师《 四两拨千斤,西北内流区巨型超深盆地有极大的调水倍增效益, 十七论……》数学模型的研究，跨流域调水的外来水源100亿吨／ 年，通过气态水与液态水的反复循环转换，就能达成1000亿吨／年、2000亿吨／年的实用效果，要用1000亿吨／年、2000亿吨／年与以上计算的那个3190亿吨／年、5500亿吨／年来比较，来说事。需水量3190亿吨／年、5500亿吨／年，如果调水增效倍数按10倍计算（水汽返回率90%），那需要的调水设计规模就是319亿吨／年、550亿吨／年；如果调水增效倍数按20倍计算（水汽返回率95%），那需要的调水设计规模就是159.5亿吨／年、275亿吨／年。由此可见，真正需要的调水设计规模比以上需水量小很多。 13，檀老师详细地研究了盆地的增雨效应 檀老师通过别的研究文献的旁证和研究认为，盆地具有明显的盆地效应，能够充分利用本地水汽的增加使得降水量增加，从而使得干盆地变为湿盆地。通过研究，总结出了超深盆地的三大水文作用：第一个地形促进降雨作用，第二个拦截水汽不外逃的作用，第三个，诱导俘获沉底外来水汽使其变成俘获降水的作用。檀老师认为本地水汽通过以下方式影响着本地的降雨：第一，地球引力和低温冷凝阻止水汽逃出超深盆地，导致本地水汽会在超深盆地中反复形成降雨，典型的例子就是青海湖、斋桑泊、巴尔卡什湖和贝加尔湖。第二，迎风坡、背风坡，斜盆山地、背盆山地对于降雨的严重影响，这个有大量数据证明，另外喀喇昆仑山的迎风坡和背风坡降水量有巨大差距也是一个明证。第三，本地水汽能够诱导俘获沉底外来水汽使其变成俘获降水。“在研究区域冷凝变成降水的比率方面，本地水汽比外来水汽大得多”。“超深盆地四周的巨型山脉强力拦截阻挡外来水汽进入超深盆地，致使进入超深盆地的环流大气极其干燥，含水很少，相对湿度和比湿很低，很难在超深盆地变成降水；没有本地水汽的补助，外来水汽不能在超深盆地变成降水，有了本地水汽的补助，部分沉底外来水汽就能在超深盆地范围内变成降水，即本地水汽能诱导俘获沉底外来水汽使其变成俘获降水。”我国的西北地区的纬度都在北纬 35 度以北地区，处于寒温带，在本地水汽较多的情况下，容易形成冷的下垫面，本地水汽的温度也很低，可以诱导大量水汽进入盆地液化成雨。实际上这个原因就是我国准噶尔盆地冬季多雪的主要原因。第四绿洲效应，檀老师指出，较大绿洲下风方向的具有明显的增雨效应。第五，湖泊效应，湖泊也能够俘获外来水汽形成降雨，檀老师以浙江省杭州市淳安县境内的新安江水库为例进行了说明，“建库后（ 1965 —— 1972 ）湖区的蒸发量为 775mm ，建库后湖区蒸发量增加 55mm 。而湖泊周围地势高处降水增加，该区从一个狭窄的河流变为一个面积 394Km2 的水库。”另外有人研究了斋桑泊，在斋桑泊修建布赫塔尔马水库建成前，面积为 1,800 平方公里，长 111 公里，宽 30 公里。平均水深 4 — 6 米，最深约 10 米。 1959 年水库建成后，在水坝以上沿额尔齐斯河直达斋桑泊形成面积为 5,500 平方公里的大水库，湖水平均深度增至 11 — 13 米，甚至当地的降水量也发生了变化。黄河龙羊峡水库的“库区效应”主要表现在沿库 10 km 条带内的降水量增加 38 ～ 9.5 mm ，增加幅度在 12% ～ 3% ，并且夜雨量占总降水量的 65.1% 。又例如青海湖，青海湖很明显可以俘获外来水汽，檀老师对此有大量篇幅来研究，柴达木盆地年降水量仅有 100mm 左右，但是青海湖流域年降水量介于 300~400mm 。第六，沙漠化效应，沙漠化效应和绿洲效应相反，它减少了当地的降水量，沙漠地区无水可供蒸发，不能补给通过腹地上空的外来水汽，腹地上空的水汽始终不能达到饱和浓度，无法形成降雨——即便是寒冷的冬季也很难降雨。沙漠化效应以反面的角度证明了当地水汽的巨大作用。所以，在盆地中水汽可以反复形成降雨，这样对于调水具有举足轻重的作用，可以调取少量的水而发挥很大的经济效益，单方水效益大幅度提高。 檀老师通过新疆的具体实际说明了近几十年的增雨过程。北疆2001～ 2007 年平均降水量 209.6mm ，比上世纪 60 年代平均降水量 162.5mm 增加了 29% 。而整个新疆年面雨量的增量为 3139.6-2469.4=670.2 亿方，增幅为 670.2 ÷ 2469.4=27.1% ，全新疆和北疆两者基本一致。柴达木盆地 8 个气象站的年代际平均降水量 2001 ～ 2010 年平均降水量 94.2mm ，比 1961 ～ 1970 年平均降水量 65.55mm 增加了 43.7% 。柴达木盆地的增幅比北疆更多。克拉玛依市 60 年代和 70 年代的平均降水量分别为 97.0 和 92.4mm ，这 20 年的平均降水量为 94.7 mm ； 80 年代和 90 年代的平均降水量分别为 114.8 和 110.0mm ，这 20 年的平均降水量为 112.4 mm ，较前期跨越了一个台阶； 2001 ～ 2008 年的平均降水量为 135.5mm ，又跨上了一个新台阶；据媒体报导， 2011 年、 2012 年、 2013 年的降水量均大于 160mm ，其中 2013 年创历史新高、年降水量高达 200.3mm 。乌鲁木齐市年代际平均降水量逐步增加，上世纪 60 年代降水量为 194.6 毫米， 2001 ～ 2008 年平均降水量为 305.8 毫米，增加 111.2mm ，增幅 57.1% ，据气象观测， 2008 年以后当地降水量继续增加。德令哈市年代际平均降水量大幅增加成倍增加，上世纪 60 年代降水量为 91.6 毫米， 2000 ～ 2010 年平均降水量的增量为 230.2mm ，增幅高达 151% 。南疆阿瓦提气象站年代际平均降水量逐步增加，上世纪 60 年代降水量为 25.3mm ， 1991 ～ 1997 年平均降水量为 69.9mm ，增量为 44.6mm ，增幅高达 176% 。南疆轮台站年代际平均降水量逐步增加，上世纪 60 年代降水量为 36.5mm ， 1991 ～ 1997 年平均降水量为 77mm ，增量为 44.6mm ，增幅高达 176% 。而新疆的西面的中亚地区总体来说 1960 年以来的年降水量变化很小。中蒙干旱半干旱区东北部、黄土高原和华北平原等地近几十年来降水量不增反降。究其原因，西北三大超深盆地有极大的“调水倍增效益”，当地水汽的增多是导致降水量增加的主要原因。而当地水汽的增加是由于绿洲面积的增加，新疆的绿洲面积已由 1950 年的 4 万 Km2 扩大到 2006 年的 7.07 万 Km2 ，新疆绿洲面积已从 4.3% 增至 9.7% ，新疆沙漠变小绿洲变大，年蒸发产生的本地水汽由 50 多年前大约 2100 亿吨／年增加到现在 3100 亿吨／年。 他对比了柴达木盆地和青海湖盆地的不同情况，这两个盆地有许多相似之处，例如距离很近，海拔都在2700米以上，都是封闭盆地，但是一个是高山湿盆地，一个是干盆地，是什么原因导致它们的差异如此之大呢？檀老师研究认为，本地水汽消耗殆尽是柴达木盆地变为干盆地的一个主要原因。他指出柴达木盆地干旱是因为“一是四周的巨型山脉强力拦截阻挡外来水汽进入超深盆地，致使进入超深盆地的环流大气非常干燥、含水很少、相对湿度和比湿很低，致使没有本地水汽补充的话，外来水汽不能在超深盆地变成降水”，他又指出青海湖湿润有水的一个主要原因是“四周的巨型山脉强力约束和拦截阻挡本地水汽逃出超深盆地，导致：①本地水汽在超深盆地四周山地变成降水的比例高达 75% 左右；②本地水汽还能诱导俘获沉底外来水汽使其变成俘获降水；③本地水汽增加致使降水量增加，降水量增加通过正反馈良性循环反过来促使本地水汽增加，超深盆地的本地水汽和降水量能够互相促进良性循环。”我个人认为，这两个盆地具有相似的地理环境，临近的地域，相对较高的海拔，但是干湿分明，而檀老师的解释非常有道理。“柴达木盆地干旱少雨是干盆地水分恶性循环作用的结果，青海湖盆地相对湿润多雨是湿盆地水分良性循环作用的结果”而这种解释对于指导调水，对于指导把柴达木盆地改造为湿盆地有很重要的指导意义。青海湖盆地年陆面实际蒸发量在 400mm 左右，柴达木盆地年陆面实际蒸发量在 80mm 左右，柴达木盆地的空中水汽含量 5.2mm ，地面水汽压 3.0hpa ，多年平均相对湿度 33.8% ，比湿 2.62g/kg ，而青海湖的刚察空中水汽含量 7.1mm ，地面水汽压 4.1hpa ，多年平均相对湿度 54.8% ，比湿 3.75g/kg 。以青海湖的湿润地区刚察为参照，柴达木盆地的空中水汽含量和地面水汽压只需要增加 36% 即可变为湿润地区，所以治理柴达木盆地不需要太多的水量。这是一个令人振奋的估算结果。所以，我希望调水的目的地首选柴达木盆地，它的盆地效应最为明显，治理难度远远小于其它地区。 14，檀老师按照水汽的来源严格地划分为本地水汽和外来水汽，而且这两种水汽对于当地气候有不同的影响。 檀老师把空中水汽按照来源划分成了两个部分：一部分是本地蒸发的水汽，一部分是大气环流中外来的水汽，他对两种来源的水汽进行了详细的研究。他指出本地水汽与外来水汽的区别是 “本地水汽来源于研究区域下垫面的蒸散，起始海拔较低，属低层水汽；外来水汽来源于其它地方的蒸散，经较长时间的水平输送和垂直输送来到研究区域边界时，平均海拔较高，相对来说属高层水汽。”低层水汽与高层水汽平均海拔不同，温度相差很大，饱和水汽压相差很大， 低层大气受下垫面的影响，风向变化多端风速较小，气压相对较大；而高层大气基本不受下垫面的影响，风向变化不大风速很大，气压较小，随着海拔的增加气温下降、饱和空气的绝对湿度和相对百分比（高空的绝对湿度与地面绝对湿度的相对百分比）快速下降。因此，本地水汽与外来水汽对于当地气象的影响截然不同。本地水汽由于处于低地势地区，它上升的过程实际上是 “脱水过程”，其中的水汽很容易凝结成雨。含水气团从地表开始向上运动向上垂直运动 1500m 、 2000m 、 2500m 、 4000m ，冷凝析出的水分大约分别为 40% 、 50% 、 55% 、 75% 。而外来水汽来一般都是随着大气环流水平进入研究区域上空，水汽水平运动过程中，气温变化很小，水汽冷凝变成降水的几率很小。在比较柴达木盆地和青海湖盆地的时候，他指出“柴达木盆地和塔里木盆地的年平均降水量不足 100mm ……外来水汽对青海湖盆地降水的贡献应该不足 100mm 。目前，青海湖流域实际年平均降水量接近 400mm ，扣除外来水汽贡献的降水量，本地水汽对青海湖流域降水的贡献在 300mm 左右。”又指出最近几十年新疆的面雨量增加了 950 亿立方每年都是本地水汽的贡献，外来水汽基本没有变化。那么，在降水量中本地水汽和外来水汽的贡献率哪个大呢？研究得出本地水汽对非湿润区、中国陆地、湿润地区降水的贡献率分别为 39.0% 、 37.4% 和 35.8% ，对新疆降水的贡献率 56.5% ，远远大于中国其它地区。因此，檀老师得出一个重要结论：本地水汽是形成新疆降雨的主要原因，外来水汽是形成新疆降雨的次要原因。这个结论似乎和中国的江南地区的降雨情况截然相反，但是檀老师进一步指出，虽然在中国的江南地区，外来水汽是形成降雨的次要原因，但是外来水汽的量在形成降雨中的“权重”很大，也就是外来水汽的量很大，而本地水汽的量在江南降雨中的比例很小，所以尽管本地水汽可以变成降雨的几率很大，但是作用却没有外来水汽大，外来水汽变成降雨的概率较小，但是其量很大，变成的降水量还是比本地水汽变成的降雨多。所以降水量公式可以写成这样：假如外来水汽量是 Q in ，外来水汽形成降雨的比例是 y （降水转化率），本地水汽量是 Q bd ，本地水汽形成降雨的比例（降水转化率） g ，那么降水量 Pm=Q in*y+Q bd*g ，而 Q in 总是远远大于 Q bd ，但是 g 却总是大于 y 。在干旱地区，檀老师研究指出“本地水汽在新疆变成降水的比率约 68% （其中塔里木盆地约 75% ），外来水汽在新疆变成降水的比率仅 4.54% ，前者是后者的 15 倍。”本地水汽对超深盆地的降水具有决定性作用。通过分析，本地水汽可以在盆地中形成若干次水汽——降雨的循环，因此向盆地中调水对于调水量具有“倍增效应”。 实际上，我认为江南的降雨还是本地水汽形成的降水量多，一方面本地水汽通过多次蒸发—降雨循环反复形成降雨，导致江南“山有多高水有多高”的独特景观，另一方面本地水汽也“俘获”了相当一部分外来水汽变为降雨。而西北干旱地区则是本地水汽不但不能俘获外来水汽，而且有些本地水汽蒸发后不再返回，形成恶性循环。所以，我认为檀老师研究得出的本地水汽是构成降雨的主要原因是成立的，而且具有很现实的指导意义。例如，对于华北地区几十年来持续干旱的趋势，我就认为是由于“本地水汽”减少的恶果，最近几十年开荒种地把大量湿地、湖泊改造成为了田地，自从机械化之后农村不再养牛导致大量的池塘、涝坝被大量掩埋，这些举措都导致本地水汽大幅度减少，从而导致华北地区最近持续缺水，这种情况在我国的东北地区也正在上演。进而，檀老师预估了调水效益，他认为调水有倍增效益，调取一立方水相当于给当地增加了 10~20 立方的水量（对西北超深盆地来说）。而这种增加是通过水的气态和液态的不断相变实现，也就是说会在盆地形成一个大气的“局地循环”。 15，檀老师在塔里木盆地发现了这个局地循环，他起名叫“塔盆环流”。 而且檀老师在塔里木盆地发现了这个局地循环，他起名叫“塔盆环流”。“塔里木盆地的地形地貌与西风带相互作用和影响，从而导致超深盆地的大气环流在纬向剖面上高层大气盛行西风、低层大气东北风为主导、西部气流上升、东部气流下沉，我们把这样的大气环流称之为塔里木盆地的地形地貌与西风带相互作用和影响导致的局地大气环流，简称为塔盆环流。”用塔盆环流可以解释南疆年降水量等值线呈东北——西南走向，西部降水量大于东部、北部降水量大于南部的事实。对于塔盆环流的水汽循环速度，“水循环的速度极快，夏天一个月左右就能完成一个完整的水循环（由气态水变成地形雨的时间仅 8 天左右，地表径流和浇灌农作物、蒸发蒸腾为水汽可能只需要一、二十天），这样的循环速度比全球水循环的平均速度快 2 万多倍。”塔盆环流是客观存在的，这也说明盆地效应对于改变局地气候的具体运行方式，它的发现给调水目的地指明了方向，调水应该调到塔盆环流中水汽开始抬升的位置，这样就会发挥更大的效益，对于塔里木盆地应该调到其西部，以便于形成更多降雨（也可以不调到西部，让东部的水汽自流到西部形成降雨以便节省调水的工程成本），而对于其它盆地应该具体分析其局地循环的情况决定调水目的地，这样才能充分产生调水的倍增效益。由于有倍增效益，盆地又可以划分为干盆地和湿盆地。湿盆地的出现是因为在盆地中形成了“水汽的良性循环”，而干盆地是因为“水汽的恶性循环”。 16，檀老师提出了“良性水循环”和“恶性水循环”的概念。 檀老师提出了“良性水循环”和“恶性水循环”的概念。当“良性水循环”的时候，液态水和水汽在相变的过程中，每年的液态水都会在当地增加，因此水域面积会逐年增加（当然有增长极限），而当地的气候会逐渐向着湿润过渡，生态会向着复杂方向转变。当“恶性水循环”的时候，水域面积会向着逐年减少的方向发展，最终会形成荒漠化。这个结论非常重要，说明我国西北地区目前的干旱情况并不是一朝一夕形成的。例如过去的西安是十三朝古都，但是由于大面积的植被破坏，湖泊逐渐减少逐渐出现干旱化趋势，最终黄土高原变成干旱高原，不再适合建都。又例如猪野泽的消失和罗布泊的消失，也不是一蹴而就的，而是在几百年，上千年的开发过程中逐渐消失的。又例如黑海面积的减少也是恶性循环的结果。相反，只要当地水量达到某一个阈值，超过这个阈值以后，当地气候会逐渐变为湿润地区，而且是逐年变化，当地的水域面积会逐年增加，最后变为湿润地区。所以，这个概念的提出为调水的水量问题具有指导意义，调水量最少应该超过阈值，而且不需要超过阈值太多。多余的水量可以调往其它地区，因此可以合理有效地分配水资源。 檀老师的研究成果是丰富的，他通过数理统计的方法是科学的，利用计算软件进行运算是准确的，所以他得出的结论是可靠的，有很现实的指导意义。利用它可以追查干旱出现的原因，根据原因实施抗旱。利用这些成就可以估算干旱程度，从而确定调水量。这在过去基本都是模模糊糊，只能定性分析，不能定量计算的。利用这些研究成果，可以分析各个地方缺水的季节，缺水的量，从而对不同地区进行分类指导，在区域内指导水资源的分配。对于调水，可以估算调水的最少量，过了这个量气候会逐步达到湿润，这样就不会浪费水资源。还可以指导调水目的地，当调水到了理想的目的地之后，调水的效果才会达到最大化。例如，调水到柴达木盆地的效果就应该最好，柴达木盆地四面环山，盆地较小，水汽很难外逃。因此估算大约需要40~50亿立方水就会变成湿润地区。
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23个悬而未决的水研究领域的问题
热度 2 solo 2019-7-11 13:41
2019年6月，IAHS(国际水文学会)根据学者讨论并投票，选出来了23个悬而未决的水研究领域的问题。 文章链接在此 https://doi.org/10.1080/02626667.2019.1620507 这23个问题分别是： 时间变异和未来变化 1.水文循环在气候和环境变化下是否在区域内加速/减速，是否存在引爆点（不可逆转的变化）？ 2.寒冷地区径流和地下水如何随气候变暖而变化（例如冰川融化和永久冻土融化）？ 3.气候变化和用水改变（半）干旱地区间歇河流和地下水的机制是什么？ 4.土地覆盖变化和土壤干扰对地表水和能量通量以及由此产生的地下水补给的影响是什么？ 空间变异和尺度问题 5.是什么导致径流，蒸发，地下水和物质通量（碳和其他营养物质，沉积物）的空间异质性和均匀性，以及不同参考变量的敏感性（例如降雪状态，干旱，反应系数）？ 6.流域尺度的水文规律是什么？它们如何随尺度变化？ 7.为什么大多数土壤优势流(Preferential flow)能跨越于多个尺度，这种行为如何与关键带（Critical Zone）共同演化？ 8.为什么河流对降水输入的响应如此之快，但暴雨径流却是经年之水？陆地水循环中水的流动时间分布是多少？ 极端事件的变异 9.洪水多发时期和干旱多发时期是如何产生的？它们是否发生变化；如果是，为什么呢？ 10.为什么某些流域的径流极值对土地利用/覆盖和地貌变化比其他流域更敏感？ 11. 积雪降雨（Rain on Snow)事件中产生特殊的径流，何因、何法、何时？ 水文界面 12.控制“山坡-河岸湿地-河流-地下水”之间交互的过程是什么？何时连接？ 13.控制地下水的边界流量的过程是什么（例如地下水补给，流域间交互和入海汇流）？ 14.影响水质下降的长期、持续存在的因素是什么？ 15.新关注的污染物的范围，过程和影响是什么？如何去除或者杀死地下系统里的微生物病原体 观测和数据 16.如何利用新技术测量地表、地下的时空上的特征，状态和通量？ 17.与软数据（非专业人员的定性观测，数据挖掘等）相比，传统水文观测相对价值是什么？在什么条件下可以用海量空间数据替代长期观测？ 18.我们如何从人类和水系统的现有数据中提取信息，以辅助“社会-水文模型”和概念的构建过程？ 建模方法 19.如何调整水文模型以便模型根据不断变化的条件进行未来预测，包括改变植被的变化？ 20.我们如何在水文预测中解惑并减少模型结构/参数/输入的不确定性？ 与社会接轨 21.如何将水文预测中的确定性和不确定性传达给决策者和公众？ 22.与水管理有关的社会目标（例如水 - 环境 - 能源 - 食品 - 健康）之间的协同作用和权衡是什么？ 23.水在移民，城市化和人类文明动态中的作用是什么，对当代水管理有何影响？ 有的问题提出来快一个世纪了，不过不是热点问题，本身也很难，所以一直都没什么人关心，最热的还属气候变化和数据挖掘——这俩问题是个人就能讲几句。 显然评选的人当中做模型的人很少，只有两个问题，而且问题也不够深；当然模型本身就是利用和反应科学对于问题认识的物理性的工具，规律本身认识不清楚，必然也限制模型的发展。 文章中讲知识的积累可以将零落的知识碎片堆积起来变成知识塔。 但我觉得有一些新发现往往能推翻已经堆好的了的知识塔. 比如下图的发现，就推翻了不少“旧”的认识，但是这个问题还没有新的可靠求解办法，于是现在还都在沿用旧的。这个问题就是前面提到的问题8，为什么洪水响应这么快，但是流进河流里面的水却还是旧水——来自地下水或者更深层的地下水。 这意味着我们过去认为地表地下水的不同流动速度（地表快地表贡献高所以洪水应该是新水）的认识有问题，对于地下水对变化的响应速度估计有问题，意味着里面可能藏着一个巨大的未发现的基本物理规律。 我对这个问题也没有好的认识，Keith Beven的《Rainfall-Runoff Modeling》有详细讨论。 英文原文： The 23 unsolved problems in hydrology identified by the community process in 2018. Time variability and change Is the hydrological cycle regionally accelerating/decelerating under climate and environmental change, and are there tipping points (irreversible changes)? How will cold region runoff and groundwater change in a warmer climate (e.g. with glacier melt and permafrost thaw)? What are the mechanisms by which climate change and water use alter ephemeral rivers and groundwater in (semi-) arid regions? What are the impacts of land cover change and soil disturbances on water and energy fluxes at the land surface, and on the resulting groundwater recharge? Space variability and scaling 5. What causes spatial heterogeneity and homogeneity in runoff, evaporation, subsurface water and material fluxes (carbon and other nutrients, sediments), and in their sensitivity to their controls (e.g. snow fall regime, aridity, reaction coefficients)? 6. What are the hydrologic laws at the catchment scale and how do they change with scale? 7. Why is most flow preferential across multiple scales and how does such behaviour co-evolve with the critical zone? 8. Why do streams respond so quickly to precipitation inputs when storm flow is so old, and what is the transit time distribution of water in the terrestrial water cycle? Variability of extremes 9. How do flood-rich and drought-rich periods arise, are they changing, and if so why? 10. Why are runoff extremes in some catchments more sensitive to land-use/ cover and geomorphic change than in others? 11. Why, how and when do rain-on-snow events produce exceptional runoff? Interfaces in hydrology 12. What are the processes that control hillslope–riparian–stream–groundwater interactions and when do the compartments connect? 13. What are the processes controlling the fluxes of groundwater across boundaries (e.g. groundwater recharge, inter-catchment fluxes and discharge to oceans)? 14. What factors contribute to the long-term persistence of sources responsible for the degradation of water quality? 15. What are the extent, fate and impact of contaminants of emerging concern and how are microbial pathogens removed or inactivated in the subsurface? Measurements and data 16. How can we use innovative technologies to measure surface and subsurface properties, states and fluxes at a range of spatial and temporal scales? 17. What is the relative value of traditional hydrological observations vs soft data (qualitative observations from lay persons, data mining etc.), and under what conditions can we substitute space for time? 18. How can we extract information from available data on human and water systems in order to inform the building process of socio-hydrological models and conceptualisations? Modelling methods 19. How can hydrological models be adapted to be able to extrapolate to changing conditions, including changing vegetation dynamics? 20. How can we disentangle and reduce model structural/parameter/input uncertainty in hydrological prediction? Interfaces with society 21. How can the (un)certainty in hydrological predictions be communicated to decision makers and the general public? 22. What are the synergies and tradeoffs between societal goals related to water management (e.g. water–environment–energy–food–health)? 23. What is the role of water in migration, urbanisation and the dynamics of human civilisations, and what are the implications for contemporary water management?
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水文学学科体系是什么？——全文系统阐述
热度 3 zuoqiting 2019-3-10 23:33
文献： 左其亭 . 水文学学科体系总结与现代水文学研究展望 . 水电能源科学 , 2019, 37(2): 1-4+50. 水文学是一门研究地球上水的起源、存在、分布、循环和运动等变化规律，并运用这些规律为人类服务的知识体系。水文学是地球科学的一个分支，是人类在长期水事活动过程中形成的一门较早学科，涉及水循环各个环节规律的认识，以及运用这些水科学知识为人类服务的广泛内容。 1 水文学学科体系框架 一般认为，一个完善的学科体系至少有 4 个要素，即：有明确的研究对象、有相对完善的理论体系、有一套方法论、具有广泛的应用实践。水文学具备了一般学科体系组成的四要素，并派生出一系列分支学科。 图 1 示意水文学学科体系框架，主要包括：（ 1 ）水文学具有明确的研究对象；（ 2 ）已经形成相对完善的理论体系。一个成熟的学科体系，一定要有相对完善和牢固的理论基础，为学科发展提供理论上的支撑；（ 3 ）已经提出或引进非常丰富的方法论。水文学具有一套能解决实际问题的研究方法和技术手段，为学科发展提供具体研究方法；（ 4 ）具有广泛的应用实践。展示了水文学理论、方法的应用领域及实践价值，彰显出形成并发展这一学科的社会需求和重要意义；（ 5 ）派生出许许多多的水文学分支学科。可以看出，水文学是一个庞大的学科体系，在科学研究和应用实践中派生出许多分支学科。 图 1 水文学学科体系框架 2 水文学研究对象 从广义上看，自然界中的水都是水文学的研究对象，包括天上的大气水、地面上的地表水以及地下水、土壤水、植物水等。 从狭义上看，水文学的主要研究对象是地球上人类赖以生存的水文系统，主要研究水文系统中的水文现象，其核心内容是水文循环的研究。 3 水文学理论体系 水文学理论体系主要包括以下几方面（不仅限于这些方面）。 （ 1 ）水循环过程理论 。水循环研究是水文学的核心内容，关于水循环的研究已有大量成果，也涌现出许许多多的理论，比如，水量平衡理论；关于水循环过程各阶段的研究，也提出许多理论，包括大气输送、降水、蒸散发、下渗、土壤水运动、地下水运动、产汇流等理论。 （ 2 ）水文系统理论 。用系统思想来研究水文系统，大量的系统理论应用于水文学中，涌现出丰富多彩的水文系统理论，比如，水文非线性理论、水文系统优化理论。 （ 3 ）水文不确定性理论 。水文系统广泛存在多种不确定性。正是由于水文不确定性的广泛存在，使得人们对未来某一水文事件发生的时间和规模等参数难以准确预测，为水文学研究和应用实践带来客观上的困难。因此，为了研究水文不确定性，涌现出许许多多的理论，比如，随机水文学、模糊水文学、灰色系统水文学等。 4 水文学方法论 水文学方法论主要包括以下几类（不仅限于这些方法）。 （ 1 ）监测与实验方法。 对水循环过程进行监测、实验及分析，是水文学的重要任务，也是基础工作。从古代人们对江、河、湖、海等水体的认识开始，就不断发明新设备或方法来定量观测水位、流量、流速等要素。到目前，水文监测已经发展成为一种非常成熟的方法，涵盖不同水体不同要素的监测，比如，地表和地下水水位、河流流量、水体流速、大气降水量、水体或陆面蒸发量、水体水质、含沙量、水温等。水文实验是为了探究水文过程和现象的成因所进行的科学实验，包括室内实验、原位实验。 （ 2 ）水文信息技术方法。 水文信息的采集、数据处理、传输、存储以及测算等都极其复杂，需要大量的现代信息技术方法。比如，水文自动监测、遥感、地理信息系统、现代信息通讯技术、网络空间技术、大数据和云技术、数据存储与快速计算、数字流域等。 （ 3 ）数学分析方法。 水文学是数学分析方法“得天独厚”的应用领域，大量的水文分析需要借助数学分析方法。比如，水文学中常用的数值计算方法、参数率定和灵敏度分析方法、系统分析方法、风险分析方法、统计分析方法、系统识别方法等。 （ 4 ）水文模型方法。 为了模拟水文过程或其他水文现象，常常构建一系列水文模型，借助于模型找出自己所需了解问题的答案。目前常用的水文模型是应用电子计算机，把数学模型用计算机的语言编成程序模型，通过计算机的运算，得到数据输出结果和结论。因此，为了突出水文模型的计算机模拟功能，把水文模型方法单列出作为水文学一种技术方法。 5 水文学应用实践 水文学是与人类生存密切相关的地球科学的一个分支，也是与人类活动密切相关的一门学科，在实践中有广泛的应用。 （ 1 ）在水资源工作中的应用。 （ 2 ）在环境保护中的应用。 （ 3 ）在生态系统保护中的应用。 （ 4 ）在人水和谐治水中的应用。 （ 5 ）在应对气候变化中的应用。 （ 6 ）在城市化建设中的应用。 6 水文学分支学科 可以根据不同的分类方法对水文学分支进行划分。可以按照研究水体的不同进行分类，包括河流、湖泊、沼泽、冰川、海洋、地下、土壤、气象水文学等；按照实验方法不同分类，包括水文测验、水文调查、水文实验；按照研究内容不同分类，包括水文学原理、预报、分析与计算等；按照应用领域不同分类，包括工程、农业、森林、城市水文学等。另外，水文学又与许多其他学科相互交叉，相互渗透，形成一些交叉学科分支，比如，遥感水文学、同位素水文学、生态水文学、社会水文学等。 伴随着水文学的发展，特别是先进理论、方法的引入，应用实践的推广，还会派生出其他许许多多的分支学科，包括形成新的理论分支、方法分支、应用领域分支等，表现出水文学具有巨大的活力和发展前景。其中，为了及时总结水文学最新研究成果，形成了另一分支学科——现代水文学。现代水文学相对于传统水文学，是按照包含的新老内容来人为界定的。
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水文学中的“净雨”概念——一言难尽之”净“
热度 3 hillside 2013-8-10 11:04
净雨是水文学中的一个名词，它主要用于单位线的计算等、是流域汇流定量化不可或缺的概念。 根据《水文学手册》（David R. Maidment主编，张建云等译，科学出版社，2002）第351介绍，“净雨或直接径流是在地表以霍登型坡面流和饱和坡面流形式，或在土壤表层以壤中流形式，最终变成洪水径流的那部分水。阻碍降水变成直接径流的过程有三种：即截留、洼蓄和入渗，这些过程也可看作损失过程。“ 可以看出，”净雨“在水文学中是”直接径流“的代名词，无法单纯由降雨进行推知，需要结合下垫面条件进行分析。 净雨也是一个有些尴尬的用语，因为它难以定量，一定程度上将水文学中引以为荣的两大派别—蓄满产流与超渗产流混为一谈。 一般的水文学书籍对于“净雨”的含义与界定往往一笔带过，语焉不详。 可以看出，理解净雨的含义并不复杂，但计算净雨就不那么简单了。”净雨“的科学计算可说是理解与贯穿全部水文学的核心概念。当今热门的流域水文模型中的产流机制在相当程度上就是”净雨“计算的另一种表达罢了。 至于净雨的研究人群，用句江湖式语汇：“毛雨是气象学的天下、净雨则是水文学的地盘了”。不过，这两个上、下游学科的交叉与融合已在发展之中。 就水文学内部学科来说，“净雨”在“物理水文学”中属于汇流、特别是单位线汇流的范畴，在“设计水文学”或”工程水文学“中一般应用于设计暴雨与设计洪水的计算。 附：百度百科对于“净雨”的介绍 http://baike.baidu.com/view/1175022.htm 净雨指 降雨量中扣除植物截留、下渗、填洼与蒸发等各种损失后所剩下的那部分量。也叫做有效降雨。净雨量就等于地面径流，因此又叫做地面径流深度。在湿润地区，蓄满产流情况下；净雨就包括地面径流和地下径流两部分。 计算方法： （一）下渗曲线法 按照超渗产流模式，判别降雨是否产流的标准是雨强i是否超过下渗强度f。因此，用实测雨强过程i-t 扣除实际下渗过程f-t，就可得产流量过程R-t。这种产流计算方法，称为下渗曲线法。 在实际降雨径流过程中，流域初始土壤含水量一般不等于0，降雨强度并非持续大雨下渗强度，不能直接采用流域下渗能力曲线推求各时段的实际下渗率。如果将下渗能力曲线转换为下渗能力与土壤初始含水量的关系曲线，就可以通过土壤含水量推求各时段下渗强度了。 （二）初损后损法 初损后损法是下渗曲线法的一种简化。它把实际的下渗过程简化为初损和后损两个阶段。产流以前的总损失水量称为初损，以流域的平均水深表示；后损主要是流域产流以后的下渗损失，用平均下渗率表示。一次降雨所形成的径流深（净雨）为： 净雨=次降雨量—初损—平均下渗率×产流历时—降雨后期不产流的雨量。
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水文学家的数学贡献（Hurst指数）—拿来主义的水文学也有出彩时
热度 3 hillside 2013-7-9 15:09
总体而言，水文学长期奉行拿来主义，似乎缺乏内在推动的、自恰的、严密的科学架构与理论体系。 试引《物理水文学-水循环物理过程》（张济世等，黄河水利出版社，2007）前言的数语为例：“水文运动与水在大气物理过程中的运动就是水循环的不同阶段，只有把他们加以统一考虑，才能够深入理解和解释地球上水分耗散（蒸发与腾发）与聚焦（降水与产汇流）的运行规律，并进一步把这些规律彻底地应用于分布式水文物理模型和大气物理模式。然而，让人们感到震惊的是，这些惊人的进步绝大部分并不是水文学家所取得的，而是由农林、土壤物理、植物生理、海洋物理和大气物理等学科的科学家所取得的。也就是说，某些应当由水文学家完成的工作，已经由其他领域的科学家完成了，现在应当是由水文学工作者对这些成果，按照水文学理论框架来进行系统的理解和整理的时候了”。 基于重标极差(R/S)分析方法基础上的赫斯特指数(H)的研究是由英国水文专家H．E．Hurst(1900—1978)提出的，他研究尼罗河水库水流量和贮存能力的关系时，观察到洪水与干旱过程具有正的长时间相关效应。即干旱愈久，就可能出现持续的干旱；大 洪水 年过后仍然会有较大洪水。这种特性可以用赫斯特指数来表示发现用有偏的随机游走(分形布朗运动)能够更好地描述水库的长期存贮能力，并在此基础上提出了用重标极差(R/S)分析方法来建立赫斯特指数(H)。作为判断时间序列数据遵从随机游走还是有偏的随机游走过程的指标。 Hurst的研究对曼德尔布罗的分形研究有一定的启发作用，曼德尔布罗扩充了Hurst指数的研究，并将自己发表在《水资源研究》上的关键性论文《Noah, Joseph, and Operational Hydrology》题献给Hurst: 另外，曼德尔布罗至少有3篇文章发表在《水资源研究》上（见下图），在这个意义上说，分形几何创始人曼德尔布罗也可被看作水文学研究者，对曼德布罗加上这种指称我似乎是第1人。至于画坛巨匠达芬奇、天文学家哈雷（哈雷慧星）都已被视作正式的水文学研究者，并在近年受到了专门研究。 下面的图片截自曼德尔布罗个人主页http://users.math.yale.edu/~bbm3/webbooks/wb_long.html： 以Hurst命名的HURST指数，已被广泛用于资本市场的混沌分形分析、互联网流量分析、地震信号分析、病理指标分析等，并在其他涉及时间序列与流量分析、预测的领域放射出异彩与潜力。前中国工程概率统计学会理事长、上海交通大学叶中行教授专门研究了HURST指数在证券分析中的应用。 当然，水文学如果能够博采众长、集腋成裘，也是一件非常有意义的事。不过，如果水文学的研究成果自身对其他学科有更多的贡献，那就更加令人欢忭了。 附： 来自网络的关于Hurst指数的一段文字转载 在应用矩法研究洪水的时间系列时，频率曲线的统计参数之一变差系数表达式中为系列的算术平均值，为均方差。其中，变差系数代表着特征值(洪水)对中心的相对变化(相对离差)的平均值，它反映了一段时间系列(n)内变量(洪水)的一般性相对变动程度，因此它受到统计时间系列的长短影响。这是水利行业比较熟悉的频率曲线中的参数。在混沌理论中，自相似分形和分数布朗运动的研究，对于数布朗运动的时间相关性进行了数值方面的分析，简称R/S分析。在水利行业中目前已有许多应用研究。 利用变差系数计算中的均值、均方差计算，如果在均方差的统计范围内定义一个极差式子表示为统计时间系列内最大值与最小值之差，极差和均方差的比值随时间(n)基本单调上升(不完全上升)，并且和时间(n)有幂函数关系。按照时间系列增长，对得到的数组与n一一取对数，并绘制在双对数图上，图中直线部分的斜率就是的指数H，称为赫斯特指数。英国科学家赫斯特(赫斯特指数)对尼罗河进行长期的水文观测，采用的数据分析方法，称为变标度极差分析法(Rescaledrangeanalysis简称R/S分析法)。通过分析认为各年的流量存在着一定的时间相关性，如尼罗河流量的时间系列曲线的赫斯特指数指数是0.72，相应的分维分形数为1.28，具有正的长时间相关效应。用尼罗河流量时间系列的R/S分析得到的赫斯特指数指数，和随机时间系列的R/S分析得到的赫斯特指数指数显著不同。 人们作过试验，用计算机产生一个随机时间系列曲线，利用均匀随机数给出随机系列，计算它们的赫斯特指数指数，其值接近0.5。如果把尼罗河流量时间系列打乱，再进行R/S分析，得到的赫斯特指数指数值也接近0.5。说明没有时间相关性的随机时间系列曲线的赫斯特指数指数为0.5，R/S分析是分析时间系列曲线相关性的有效方法。也是得出时间系列曲线的分维D(D=2-H)的有效方法。赫斯特指数还对多种自然现象的时间系列曲线进行了R/S分析，如河湖水位H=0.72，降雨量H=0.70，泥浆沉积H=0.69，温度H=0.68，气压H=0.63，日斑指数H=0.75，树木年轮H=0.80。这些现象平均H=0.726。大多数河流的H为0.65到0.80之间，都具有正效应，表示未来的趋势与过去一致，H愈接近1，持续性愈强。当H0.5时，序列具有负效应，表示未来的趋势与过去相反，H愈接近0，反持续性愈强。水文序列的所谓正效应，即干旱愈久，就可能出现持续的干旱；大洪水年过后仍然会有较大洪水。洪涝干旱与地区的气象、土壤、地质等自然地理条件有关，但赫斯特指数指数显示出洪涝干旱具有变化的长程效应。 注：所谓水文学拿来主义纯粹是个人的主观判断、一孔之见，欢迎有不同看法者匡谬、点拨。
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米兰理工大学Marco Mancini教授来访
shangsh 2012-6-28 06:38
米兰理工大学Marco Mancini教授来访
6.27下午米兰理工大学水利、环境与测绘工程系（Department of Hydraulic, Environmental and Surveying Engineering, Politecnico di Milano）Marco Mancini教授、 Chiara Corbari博士在中国水科院遥感中心辛景峰教高的陪同下 应邀来访。Mancini教授介绍了他们在蒸发、分布式水文模型、土壤墒情监测预报、洪水预报等方面的研究工作，并就今后可能开展的合作进行了交流。博士生杨雨亭参加了交流。
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水文研究的另一番天地
hillside 2011-12-30 22:20
先来欣赏四篇论文的标题，其中三篇为期刊文章，一篇为博士论文。 1、《水文方位字研究及其对普通文字学研究的启发—兼论水文研究的必要性与方法论》，作者王元鹿，发表《湖州师范学院学报》, 2003,(02)。 2 、《“水文”中的数目字与干支字研究》，作者王元鹿，发表于华东师范大学学报(哲学社会科学版), 2003,(04) . 3、《从文字接触视角看汉字对水文的影响》，作者朱建军，发表于《贵州民族研究》, 2006,(03)。 4、 《水文造字机制研究》，本篇为华东师范大学博士论文，作者翟宜疆,2007 粗看之下，我还以为是水文学与语言学的交叉研究呢？细瞧之后才发现，此“水文”非彼“水文”，我权且将之称为“水文研究的另一番天地”。 比较起来，二者还是有一些共通处的，水文学研究的是数字，水（族）文研究的是文字。
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“现代气象学”为何“千呼万唤始出来”？—由《水文学史》想到的
hillside 2011-12-15 13:25
“气象学”中似乎并无明确的“古代气象学”或“古典气象学”存在。为什么呢？核心原因是什么呢？ 李白一曲“黄河之水天上来，奔流到海不复回”，名为“水问”，实为“气问”（降雨来源）。 我不知道大气学界的原因分析是什么。我认为，根子出在，近代之前，普天下的仁人智士（非“志士”之误）未能猜测与发现降水的来历。既然不知雨雪从何而来，当然觉得高深莫测，“天有不测风云”了。 《水文学史》中从水文的角度探讨了西方人艰难的猜雨、猜水历程。由此，我就想到了这就是“现代气象学”极度难产的原因。
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水文学中的“适时校正”、“实时校正”与“数据同化”
热度 1 hillside 2011-11-21 13:09
《英汉水文学词汇》（科学出版社，1985）将“updating technique”、“real-time collection”释为“适时校正法”、“实时数据收集、实时资料收集”。 《现代水文模拟技术与预报技术》（河海大学出版社，2010）在第6章说：“水文预报中的‘实时校正’（英文为Updating or Collection），海洋与气象学科习惯称为数据同化（Dada assimilation）。实时校正就是根据实测的水位或者流量资料通过反馈机制进行洪水预报。实时校正方法可以分为四种：1.输入变量的校正；2.状态变量的校正；3.模型参数的校正；4.模型预报结果的校正。” “数据同化”似是近年气象、水文等领域出现的新锐词语（世界上一般把Charney 在1969 发表的文章作为数据同化的开门之作），它与比较传统的“实时校正”是否是一回事呢？ 在《数据同化-它的缘起、含义和主要方法》（1999）一文中，国家海洋环境预报中心王跃山先生称，对于数据同化（有时叫‘四维同化’）他称知之甚详。他说：“就“同化”的本意而言, 是指把不同的事物变得相近或相同的过程。乍一听来, 这含义似乎简单明了, 但深究起来却并非为然。比如说:A和B同化了,这句话就可以有五层含义: 第一, A 不变, B 变得和A 相近或相同了; 第二, A 基本不变, B 向A 同化; 第三, A 和B 以相互靠拢的方式变得相近或相同; 第四, B 基本不变, A 向B 同化; 第五, B 不变, A 变得和B 相近或相同了。数值预报中数据同化的含义其实就涵盖了这五种含义。 由上述简介与“数据同化”研究的热门大体可知，“实时校正”接近于技术，表现于技术层次；而“数据同化”的理论与技术内涵更形复杂与现代，而且还在丰富之中。此外，“数据同化”与“数据挖掘”应当也有内在的关联。
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逆流而上的水文学取向与趋向
hillside 2011-9-2 21:13
　　水文学中的两大核心组块是产流与汇流。 　　多年来的传统是，产流粗而汇流细。集总式模型对于产流往往概而化之。分布式模型正是因为意识到产流精度的缺失而作的纠偏。 　　从理论的成熟度看，汇流已经拥有比较成熟的方法或模型，产流则呈现出战国特征，涉及到降水、土壤下渗、植物截留、蒸发腾发、地下水势分布等诸多时空层面上的定量、定位瓶颈。气象水文学（或水文气象学）、气候水文学、生态水文学、土壤水文学、实验水文学等的综合与系统集成有助于提升产流精度。 “水性就下”原理是水文学的重要基础。从时间次序、逻辑次序看，产流类似于上游，汇流类似于下游。水文科学界或泛水文科学界目前正将眼光逐步移向产流的精细化。所以我将之称为“逆流而上”。逆流而上的过程其实也是追溯源头的过程。
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气候学的“盛唐气象”与水文学的“战国水场”
热度 1 hillside 2011-9-1 20:30
气候学，今日在各类媒体中的锋头之健，除经济学外，眼下似乎无多少学科可以匹敌。哲学，按科学网前几天一则新闻（关于浙大哲学毕业生）介绍的境况，似乎一日不如一日，渐已成了市场经济下的明日黄花。昔日高居科学之上的“科学之科学”的角色——“哲学”一至于此，令人唏嘘。 　　　气候学由于“气候问题”由民生问题升格为政治问题，摇身一变，鸟枪换炮了，稳居全球气候发言人首席了，“盛唐气象”当非过誉。 　　　我想到了曾与气候学难分高下的水文学。水文学多年来，尽心尽职地为水利建设服务，随着生态水利、资源水利口号日响，传统的优势学科分支——工程水文学后继乏力。 　　　传统水文学的颓势日见明显，战略转型势在必行。向何处去？水文圈内外的人士都在思考。经过一些年的沉寂与积淀、借鉴之后，水文学的新面貌逐渐亮丽，逐渐进入我所称的“战国时代”。何以为据？由于水文文献的英文阅读量有限，暂以中文为主，加之中国对水利用的高度热情，对外文原著的翻译并不落后。战国犹如水泊梁山，战国水场需要计谋，出谋划策，各显才智。我列举部分水场竞技的作品以供一观（排名不分先后）。 　　　１、《物理水文学》（张济世等著）、《统计水文学》》（张济世等著）。两部大著先声夺人，以一种踢场（只是一种比喻，取积极含义）的姿态横空出世， 以炫目的标题吸引了我等的眼球。且不论内容是否获致公认，尝试就有很大的意义。开句玩笑话，至少在替水文学占场子。 　　　２、《空中水文学初探》（科学网博主张学文先生等著）。撇开内容不论，选题就体现了水圈、气圈不分家的系统观念，引导了一个新方向。 　　　３、《水科学概论》（谭绩伟等著）。本书标题“概论”看似平淡，其实是建立“水科学体系”的大胆探索。20多位作者联合撰写，里面有不少独到见解。 　　　４、《生态水文学》（美Peter S.Eagleson著，杨大文等译）。此书在《生态水文学》方面堪称探索性、理论性的大作。 　　关于１、４两部著作，１之作者与４之译者都用了“震惊”、“难以想象”等赞叹或感慨之词（１之“震惊”见本博前期博文“拿来主义”）。现摘录４著译者之语如下：爱因斯坦曾说过，“从那些看来同直接可见的真理十分不同的各种复杂现象中认识到它们的统一性，那是一种壮丽的感觉”。Eagleson教授建立的生态水文学理论使我们感受到了这种壮丽。 　我认为气候水文学、生态水文学以及其它将水圈、大气圈、岩石圈、生物圈地球系统科学式的系统融合、集成将是未来的主要发展方向。在尺度上可能如当代物理学相似，至宏、至微方向，中观可能只能应用性的研究。宏可以是全球水文学、宇宙水文学，微可以是量子水文学、分子水文学、基因水文学。 　　　知识爆炸在量上似乎已无异议，但所谓数据发掘等有助于科学瘦身的举措还大有用武之地。这也与爱因斯坦以及钱学森先生的设想是一致的。科学并没有这么复杂，瘦身具有广阔的空间。上帝可能既不爱掷骰子，也不喜欢如此的复杂（此处与自然界的所谓复杂性不同）。
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水文学的“拿来主义”
热度 1 hillside 2011-8-18 12:51
“拿来主义”一词是鲁迅先生首倡的。他说：“没有拿来的，人不能自成为新人，没有拿来的，文艺不能自成为新文艺。” 水文学的的“拿来主义”传统其来有自。水文学早期是工程学科，它的理论基础来自水力学、地理学、气象学等基础学科。《水文学史》(（Biswas，A.K.著,刘国纬译)尽管介绍了水文学中使用的不少理论，但冠以水文学家的寥寥无几。 就是今日，水文学仍然主要是服务于工程建设、运用与管理的学科。工程水文从业人数远远大于从事水文机理研究的数量。 为什么会有此文呢？还得从“震惊”说起。《物理水文学》（张济世著）是一本很有新意、颇有价值的书籍，此书前言说：“让人们感到震惊的是，这些惊人的进步绝大部分并不是水文学家所取得的。也就是说，某些应当由水文学家完成的工作，已经由其他领域的科学家完成了，现在应当是由水文学工作者对这些成果，按照水文学理论框架来进行系统的理解和整理的时候了。” 我不知道感到“震惊”的具体范围，但我推测水文界人士之中比例很少，因为这并不鲜见。倒是圈外人士可能会发生这样的惊异。 当今世界，科学迅猛发展，传统的、画地为牢的学科界限逐渐被打破。以水文学而论，貌似水文学的研究领域在扩大，其实从更高层次、地球系统科学的视角看来并不如此简单。时下，生态、土壤、气候都在扩展地盘，用数学的集合术语来说，地学学科的全集有所增加，但主要是地学各学科纷纷拓展生存空间，交集明显增大而已，共享地盘增加而已。由此造成两栖类、多栖类科学工作者显著增多。这应当是学科的双赢或多赢。这种情形类似多种国籍，与领土的独享特性完全不同。并不见得水文学的领域增加了，大气科学、土壤科学的地盘就受到影响。 再谈“震惊”的目标，传统水文学似乎是自洽的，并不动力向外寻求支持。而大气科学则有些不同，随着社会需求猛增，它需要水文学在内的陆面过程的支持。为什么水文界不太需要支持，而气象学特别是气候学、土壤学、生态学似乎需要呢？主要原因是目前的水文领域并无预报的硬性压力。预报结果也缺少刚性的约束。 随着时间的推移，水文预报及至水文预测的刚性需求将不断上升，相应地，水文学也可能会取得突破性的发展。
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水文地质学基础和地下水水文学讲义
xcl2822 2010-10-10 21:42
肖长来，吉林大学环境与资源学院，2010-10-10 前天对本科生免试硕士生进行了面试，感觉总体表现不错，但在专业基础知识和专业概念的把握及灵活应用方面还需要加强。将水文地质学基础（地下水水文学）讲义进行了初步整理完善，以便于大家参考。 0.1 课程的目的与内容 0.1.1 课程的目的 目的是使学生能系统地获得地下水的形成、埋藏、交替循环等方面的理论知识，要求 学生掌握地下水水文学的基本概念、基本原理和基本知识， 培养学生综合分析各种地下水问题和解决实际问题的能力 。 0.1.2 课程的主要内容 通过课堂讲课、课外作业、室内实验和讨论， 主要传授地下水的功能，水文循环及其影响因素，岩石的空隙类型及其中的地下水类型，地下水运动的基本规律 --- 达西定律和包气带地下水运动的规律，地下水形成的化学作用及水化学分析表示方法，地下水的补给与排泄，地下水系统，地下水动态与均衡，孔隙水、裂隙水和岩溶水的基本特征。 0.1.3 课程成绩 总成绩包括平时成绩和期末考试成绩，平时成绩占总成绩的 20~30% ，由平时作业、出勤率、实验课和习题课的成绩组成，期末考试成绩占总成绩的 70~80% 。 0.2 水与水文科学 0.2.1 水 地球表层的水 (Water) 是由地球内部逸出的，经过 35 亿年的积聚和演变，逐渐形成今天的水圈（ Hydrosphere ）。 水是无色透明的液体，是地球上生命的源泉和生命赖以生存和发展的必需物质。 Water is the liquid that descends from the clouds as rain, forms streams, lakes and seas, and is a major constituent of all living matter; it is an odorless, tasteless, colorless, very slightly compressible liquid made up of a combination of hydrogen and oxygen (GW, GG). 地球上现有 13.86 10 8 km 3 的水，以液态、固态和气态分布于地面、地下和大气中，形成地表水 (surface water) 、地下水 (Groundwater) 和大气水 (atmosperic water) ，其中淡水 (fresh water) 仅占 2.53% 。 地球的层圈可以分为多个，主要包括岩石圈（ lithospherre ）、水圈（ hydrosphere ）、大气圈（ atmosphere ）和生物圈（ biosphere ）。 0.2.2 水文学 水文学 (Hydrology) 是关于地球上水的起源、存在、分布、循环、运动等变化规律，以及运用这些规律为人类服务的知识体系。 按《水文学及水文测验术语标准》（ BG/T50095-98 ），水文学是研究存在于地球上的大气中和地球表面以及地壳内的各种现象的发生和发展规律及其内在联系的学科，包括水体的形成、循环和分布，水体的化学成分、生物、物理性质以及它们对环境的效应等。 Hydrology is the study of the occurrence, distribution, and chemistry of all waters of the earth(HG). Or hydrology is the science dealing with the properties, distribution, and circulation of water(CG). 0.3 地下水水文学与水文地质学 0.3.1 地下水 地下水是指赋存于地面以下岩石空隙中的水 ，狭义上指 赋存于地下水面以下饱和含水层中的水 。 Ground water is the water contained in interconnected pores located below the water table in an unconfined aquifer or located in a confined aquifer. 0.3.2 水文地质学 水文地质学是研究地下水的形成和分布、物理及化学性质、运动规律、开发利用和保护的科学。 Hydrogeology (geohydrology) is the study of the interrelationships of geologic materials and processes with water, especially ground water. (1) 水文地质学 (hydrogeology) 是从寻找和利用地下水源开始发展的，围绕实际应用，逐渐开展了理论研究。目前已形成了一系列分支。 (2) 水文地质学原理 又 (principle of hydrogeology) 称为 普通水文地质学 ，研究水文地质学的基础理论和基本概念的学科。 (3) 地下水动力学 是研究地下水的运动规律，探讨地下水量、水质和温度传输的计算方法，进行水文地质定量模拟。这是水文地质学的重要基础。 地下水水文学 是运用水文循环和水量平衡原理，研究地下水形成、运动、水情和地下水资源的水文学分支学科。它和水文地质学关系密切，但内容各有侧重。 (4) 水文地球化学 (hydrogeochemistry) 是水文地质学的另一个重要基础。研究各种元素在地下水中的迁移和富集规律，利用这些规律探讨地下水的形成和起源、地下水污染形成的机制和污染物在地下水中的迁移和变化、地下水与矿产形成和分布的关系，寻找金属矿床、放射性矿床、石油和天然气，研究矿水的形成和分布等。 (5) 供水水文地质学 (water supply hydrogeology) 是为了确定供水水源而寻找地下水，通过勘察，查明含水层的分布规律、埋藏条件，进行水质与水量评价。合理开发利用并保护地下水资源，按含水系统进行科学管理。 (6) 矿床水文地质学 (mine hydrgeology) 是研究采矿时地下水涌入矿坑的条件，预测矿坑涌水量以及其他与采矿有关的水文地质问题。 (7) 农业水文地质学 (agrohydrgeology) 的内容主要包括两方面，一方面为农田提供灌溉水源进行水文地质研究；另一方面为沼泽地和盐碱地的土壤改良，防治次生土壤盐碱化等问题进行水文地质论证。 地热是一种新的能源，如何利用由地下热水或热蒸汽携至地表的地热能，用来取暖、温室栽培或地热发电等，以及地下热水的形成、分布规律，以及勘察与开发方法等，是水文地热学的研究内容。 (8) 区域水文地质学 (regional hydrgeology) 是研究地下水区域性分布和形成规律，以指导进一步水文地质勘察研究，为各种目的的经济区划提供水文地质依据。 (9) 古水文地质学 (paleohydrgeology) 是研究地质历史时期地下水的形成、埋藏分布、循环和化学成分的变化等。据此，可以分析古代地下水的起源与形成机制，阐明与地下水有关的各种矿产的形成、保存与破坏条件。 表 0-1 地下水水文学的发展过程 时期 年代 理论或公式 备 注 萌芽时期 ~1600 1856 年以前 奠基时期 （ 1600~1945 ） 稳定流 1856 Darcys Law Q=KAdh/dl, Q=KI 1863 Dupuit Equation Q=2 p KMs w /ln(R/r w ) 1870 Theim Equation Q=2 p bK(h 2 -h 1 )/ln(r 2 /r 1 ) 1886 Forchheimer Flow Net (1885) 1928 Mainzer Leaky aquifer 非稳定流 1935 Theis equation S=Qw(u)/4 p T,Q=4 p Ts/W(u) 1937 美国 . 马斯可特 (Muskat, M.) The flow of homogeneous fluids through porous media 发展时期 （ 1946~ 今） 非稳定流 1945~1960 Jacob- Hantush Equation Unsteady Flow to wells in Unconfined Aquifer 1954 Boulton 非饱和带滞后释水现象 1956 Stallman 数值法、电算 1960s Walton 数值法、电算 1972 Bear, J. Dynamics of fluids in porous media 1972 Neuman 潜水非稳定流公式 1979 Bear, J. Hydraulics of Groundwater 1980s Modflow 1990s Visual MODFLOW 1990s Visual Groundwater 1990s GMS 水文地质学基础（地下水水文学）讲义
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SCI收录期刊——水文学学科
热度 1 wanyuehua 2010-5-4 06:35
万跃华 截至到2010年4月SCI扩展版收录水文学学科期刊15种（SCI核心版5种），出版地为美国的水文学期刊5种，英国4种，荷兰3种、 德国 2 种、斯洛伐克1种。 2005-2010 年4月SCI共收录至少有一位中国作者（不包括台湾）的水文学学科论文521篇（ 2005-2010 年 4 月 SCI 共收录 15 种水文学期刊文章 8546 篇， 中国排在第 6 位 521 篇 ，美国排在第 1 位 2575 篇、英国排在第 2 位 892 篇、加拿大排在第 3 位 733 篇、德国排在第 4 位 600 篇、法国排在第 5 位 551 篇 ），其中2010年39篇 （ 7.4856 % ），2009年141篇（ 27.0633 % ），2008年119篇（ 22.8407 % ），2007年94篇（ 18.0422 % ），2006年74篇（ 14.2035 % ），2005年46篇（ 8.8292 % ）。2004年8篇（ 1.5355 % ） 。 中国学者发表的521篇水文学学科期刊论文包括学术论文473篇、会议论文27篇、社论15篇、更正3篇、评论2篇、传记1篇。 2005-2010年4月 中国研究论文主要发表在 12 种 SCI 收录的水文学期刊上 ：其中JOURNAL OF HYDROLOGY《水文学杂志》160篇、HYDROLOGICAL PROCESSES《水文研究》151篇、HYDROLOGICAL SCIENCES JOURNAL-JOURNAL DES SCIENCES HYDROLOGIQUES 《水文科学杂志》42篇、JOURNAL OF HYDROLOGIC ENGINEERING《水文工程杂志》39篇、HYDROLOGY AND EARTH SYSTEM SCIENCES《水文学与地球系统科学》38篇、HYDROGEOLOGY JOURNAL《水文地质学杂志》35篇、JOURNAL OF HYDROMETEOROLOGY《水文气象学杂志》18篇、JOURNAL OF CONTAMINANT HYDROLOGY 《污染物水文学杂志》17篇、JOURNAL OF HYDROINFORMATICS《水文信息学杂志》8篇、QUARTERLY JOURNAL OF ENGINEERING GEOLOGY AND HYDROGEOLOGY《工程地质学与水文地质学季刊》8篇。 主要研究单位有中国科学院（CHINESE ACAD SCI）221篇、 河海大学（ HOHAI UNIV ） 49 篇 、北京师范大学（BEIJING NORMAL UNIV）35篇、武汉大学（WUHAN UNIV）29篇、中国农业大学（CHINA AGR UNIV）26篇、中国地质大学（CHINA UNIV GEOSCI）23篇、香港中文大学（CHINESE UNIV HONG KONG）20篇、香港理工大学（HONG KONG POLYTECH UNIV）19篇。 2005-2010年4月中国学者在水文学学科期刊发表论文引用最多的论文为香港理工大学（Hong Kong Polytech Univ, Dept Civil Struct Engn）在JOURNAL OF HYDROLOGY《水文学杂志》2006年第369卷第3-4期上发表的Particle swarm optimization training algorithm for ANNs in stage prediction of Shing Mun River论文，被引用43次。 2005-2010 年4月在15种水文学期刊发文最多的研究机构为中国科学院（CHINESE ACAD SCI）221篇、美国地质调查局（US GEOL SURVEY）189篇、印度理工学院（INDIAN INST TECHNOL）126篇、英国生态水文中心（CTR ECOL HYDROL）126篇、德州农工大学（TEXAS AM UNIV）122篇、加拿大滑铁卢大学（UNIV WATERLOO）109篇、美国农业部农业研究服务署（USDA ARS）107篇、澳大利亚联邦科学院水土研究所（CSIRO LAND WATER）101篇、亚利桑那大学（UNIV ARIZONA）101篇。 2010 年SCI 扩展版收录水文学学科期刊15 种: 1. ECOHYDROLOGY 《生态水文学》 网址： http://www3.interscience.wiley.com/journal/114209870/home Quarterly ISSN: 1936-0584 JOHN WILEY SONS INC, 111 RIVER ST, HOBOKEN, USA, NJ, 07030 1. Science Citation Index Expanded 2008年创刊 出版地：美国 2. HYDROGEOLOGY JOURNAL 《水文地质学杂志》 网址： http://www.springerlink.com/content/102028/ Bimonthly ISSN: 1431-2174 SPRINGER, 233 SPRING ST, NEW YORK, USA, NY, 10013 1. Science Citation Index 2. Science Citation Index Expanded 1992年创刊 出版地：美国 3. HYDROLOGICAL PROCESSES 《水文研究》 网址： http://www3.interscience.wiley.com/journal/4125/home Semimonthly ISSN: 0885-6087 JOHN WILEY SONS LTD, THE ATRIUM, SOUTHERN GATE, CHICHESTER, ENGLAND, W SUSSEX, PO19 8SQ 1. Science Citation Index 2. Science Citation Index Expanded 1987年创刊 出版地：英国 4. HYDROLOGICAL SCIENCES JOURNAL-JOURNAL DES SCIENCES HYDROLOGIQUES 《水文科学杂志》 网址 ： http://www.informaworld.com/smpp/title~content=t911751996 Quarterly ISSN: 0262-6667 IAHS PRESS, INST HYDROLOGY, C/O FRANCES WATKINS, WALLINGFORD, ENGLAND, OX10 8BB 1. Science Citation Index Expanded 1956年创刊 出版地：英国 5. HYDROLOGIE UND WASSERBEWIRTSCHAFTUNG 《水文学和水的经营管理》 网址： http://www.hywa-online.de/hywa/ Bimonthly ISSN: 1439-1783 BUNDESANSTALT GEWASSERKUNDE-BFG, POSTFACH 200 253, KOBLENZ, GERMANY, 56002 1. Science Citation Index Expanded 1957年创刊 出版地：德国 6. HYDROLOGY AND EARTH SYSTEM SCIENCES 《水文学与地球系统科学》 网址： http://www.hydrology-and-earth-system-sciences.net/ Bimonthly ISSN: 1027-5606 COPERNICUS GESELLSCHAFT MBH, BAHNHOFSALLEE 1E, GOTTINGEN, GERMANY, 37081 1. Science Citation Index Expanded 1997年创刊 出版地：德国 7. HYDROLOGY RESEARCH 《水文学研究》 网址： http://www.iwaponline.com/nh/toc.htm Bimonthly ISSN: 0029-1277 I W A PUBLISHING, ALLIANCE HOUSE, 12 CAXTON ST, LONDON, ENGLAND, SW1H0QS 1. Science Citation Index Expanded 1970年创刊 出版地：英国 8. JOURNAL OF CONTAMINANT HYDROLOGY 《污染物水文学杂志》 网址： http://www.sciencedirect.com/science/journal/01697722 Monthly ISSN: 0169-7722 ELSEVIER SCIENCE BV , PO BOX 211, AMSTERDAM, NETHERLANDS, 1000 AE 1. Science Citation Index 2. Science Citation Index Expanded 1986年创刊 出版地：荷兰 9. JOURNAL OF HYDROINFORMATICS 《水文信息学杂志》 网址： http://www.iwaponline.com/jh/toc.htm Quarterly ISSN: 1464-7141 I W A PUBLISHING, ALLIANCE HOUSE, 12 CAXTON ST, LONDON, ENGLAND, SW1H0QS 1. Science Citation Index Expanded 1999年创刊 出版地：荷兰 10. JOURNAL OF HYDROLOGIC ENGINEERING 《水文工程杂志》 网址： http://scitation.aip.org/heo/ Bimonthly ISSN: 1084-0699 ASCE-AMER SOC CIVIL ENGINEERS, 1801 ALEXANDER BELL DR, RESTON, USA, VA, 20191-4400 1. Science Citation Index Expanded 1996年创刊 出版地：美国 11. JOURNAL OF HYDROLOGY 《水文学杂志》 网址： http://www.sciencedirect.com/science/journal/00221694 Semimonthly ISSN: 0022-1694 ELSEVIER SCIENCE BV , PO BOX 211, AMSTERDAM, NETHERLANDS, 1000 AE 1. Science Citation Index 2. Science Citation Index Expanded 1963年创刊 出版地：荷兰 12. JOURNAL OF HYDROLOGY AND HYDROMECHANICS 《水文与流体力学杂志》 网址： http://www.ih.savba.sk/jhh/ Quarterly ISSN: 0042-790X VEDA, SLOVAK ACAD SCIENCES, DUBRAVSKA CESTA 9, BRASTISLAVA, SLOVAKIA, 842 34 1. Science Citation Index Expanded 13. JOURNAL OF HYDROMETEOROLOGY 《水文气象学杂志》 网址： http://journals.ametsoc.org/loi/hydr Bimonthly ISSN: 1525-755X AMER METEOROLOGICAL SOC, 45 BEACON ST, BOSTON, USA, MA, 02108-3693 1. Science Citation Index Expanded 2000年创刊 出版地：美国 14. QUARTERLY JOURNAL OF ENGINEERING GEOLOGY AND HYDROGEOLOGY 《工程地质学与水文地质学季刊》 网址： http://qjegh.geoscienceworld.org/ Quarterly ISSN: 1470-9236 GEOLOGICAL SOC PUBL HOUSE, UNIT 7, BRASSMILL ENTERPRISE CENTRE, BRASSMILL LANE, BATH, ENGLAND, AVON, BA1 3JN 1. Science Citation Index 2. Science Citation Index Expanded 1968年创刊 出版地：英国 15. RUSSIAN METEOROLOGY AND HYDROLOGY 《俄罗斯气象学与水文学》 网址： http://www.springerlink.com/content/120692/ Monthly 注：俄罗斯期刊《气象学与水文学》(Метеорология и гидрология)的英文翻译版 ISSN: 1068-3739 ALLERTON PRESS INC, 18 WEST 27TH ST, NEW YORK, USA, NY, 10001 1. Science Citation Index Expanded 1976年创刊 出版地：美国
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水文科学的核心点是什么，目前水文学已经成熟的知识点是什么？？
purplelab 2010-4-18 18:48
水文科学的核心点是什么，目前水文学已经成熟的知识点是什么？？ 欢迎专家给出自己的意见？？ 我的意见是： 水文科学的核心点是：水循环及其动力学（水循环的各个环节） 水文科学目前的成熟知识点：不包含其他学科知识点，如水力学的洪水波，我认为是产流，蓄满产流和超渗产流。其他一切都是从这演化的。 欢迎批驳我的意见？？
个人分类: 水圈水文学|3244 次阅读|1 个评论
地球水文学的研究初步计划
purplelab 2010-4-7 16:07
1 ：原则 1 宏观思维 2 贯通各学科 2：目标 近期：水循环定量 中期：水文力学 远期：宏微尺度耦合水文预报
个人分类: 水圈水文学|2338 次阅读|0 个评论
Wiley 2008年创刊的《生态水文学》被SCI、EI收录
wanyuehua 2010-3-28 08:11
2008 年创刊的Ecohydrology《生态水文学》，ISSN: 1936-0584，季刊，美国（JOHN WILEY SONS INC, 111 RIVER ST, HOBOKEN, USA, NJ, 07030）出版，2009年入选 Web of Science的Science Citation Index Expanded，目前在SCI数据库可以检索到该期刊2008年的第1卷1-4期到2009年第2卷第1-4期共86篇论文。 该刊是 EI 收录期刊， EI 从 2009 年开始收录， EI 共收录了该刊 2009 年 19 篇论文。 86 篇文章包括学术论文74篇、社论7篇、评论5篇。 86 篇文章的主要国家分布：美国60篇，加拿大9篇，澳大利亚、英国各7篇，德国、印度各3篇，瑞典2篇等。 中国学者在该期刊的2009年第2卷第3期的特刊上发表1篇论文（浙江大学（ Zhejiang Univ ）） 86篇文章共被引用111次，其中2008年被引用13次，2009年被引用75次，2010年被引用23次，平均引用1. 29次， H指数为5（有5篇文章每篇最少被引用5次）。 Ecohydrology《生态水文学》投稿指南： 网址： http://www3.interscience.wiley.com/journal/114209870/home 编委会： http://www3.interscience.wiley.com/journal/114209870/home/EditorialBoard.html 作者指南： http://www3.interscience.wiley.com/journal/114209870/home/ForAuthors.html 在线投稿： http://mc.manuscriptcentral.com/ecohydrology
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水文水资源方向直博生招生信息－清华大学
shangsh 2009-9-7 16:54
欢迎大家报考清华大学水文学及水资源方向直博生！ 1. 本人招生名额：2人（清华大学1人，其他学校1人）。 2. 招生对象：水资源工程、水利水电工程、农业水利工程等相关专业的应届本科毕业生，具体条件及程序见后。其它信息可查阅清华大学研究生招生网： http://166.111.4.136:8080/yjsy/main.nsf/SecondClassParaShow?openformClassCode=C04 3. 招考方式：以面试为主。 4. 学制：4～6年，一般为5年。 5. 学费：提出申请可免交。 6. 生活补助：1000（资格认定前）～1200（资格认定后），根据工作及成果情况另发一定补助。 个人主页： http://learn.tsinghua.edu.cn:8080/1997990106/index.htm email: shangsh@tsinghua.edu.cn 附： 清华大学2010年接收外校推荐免试攻读博士（硕士）学位 研究生的有关要求 清研发【2009】18号 一、申请者须具备的条件 1． 拥护中国共产党的领导，愿为祖国建设服务，品德良好，遵纪守法。 2． 全国重点大学优秀应届本科毕业生 ① 能在现就读学校取得推荐免试研究生资格；申请推荐免试攻读博士学位研究生者，本科前三学年总评成绩一般应在本专业年级前5％； ② 学术研究兴趣浓厚，有较强的创新意识、创新能力和专业能力倾向； ③ 诚实守信，学风端正， 未受过任何处分； ④ 身心健康，符合所申请学科的体检要求。 二、申请者须提交的书面材料 1. 清华大学2010年推荐免试攻读博士（硕士）学位研究生申请表（通过网上申请系统打印）； 2. 本人自述； 3. 两位与申请攻读学位学科有关的副教授（或相当职称）以上专家的专家推荐信（下载空表请专家填写），推荐信须由推荐专家密封并在封口处签字； 4. 历年在校学习成绩单，并加盖学校教务处或院系公章，密封后在该信封的封口处加盖公章； 5. 申请免试攻读我校硕士学位研究生，须由申请者现所在学校教务处提供同意推荐免试的证明信，并加盖公章；申请免试攻读我校博士学位研究生，不需要提供同意推荐免试的证明。 6. 如果有在核心刊物或会议上发表的高质量学术论文、出版物或取得具有学术水平的工作成果，请提交复印件或证明信； 7. 如果在学期间从事课外科技活动中有获奖或突出表现，请提交由学校教务部门出具并加盖公章的证明材料。 上述各项材料应在 2009年9月25日 以前 提交，申请攻读我校硕士学位者其现所在学校推荐免试证明信最迟可在复试时提交。 三、申请办法 1． 有意申请者可于 2009年9月11日 至9月25日 到 http://tsinghua.cpge.cn 填写申请信息，并打印相关表格。在 2009年9月25日 以前 将填好的全部申请材料（统一用A4纸）寄（或送）达所申请的我校相应院（系、所）的研究生教学办公室，过期不再受理申请。 2． 2009 年9月28日 前， 我校对申请者提供的材料进行审查，择优选拔并通知部分申请者来我校进行复试。入围复试者应在参加复试前通过网上系统 交纳复试费（100 元/人，网址为 http://tsinghua.cpge.cn ）。 3． 我校对通过复试并同意接收为推荐免试攻读硕士学位、博士学位研究生的外校优秀应届本科毕业生发放初步录取通知（接收函）。取得推荐免试直读硕士学位资格者到现所在学校领取省级高校招生办公室签发的（加盖公章）推荐免试硕士生报名表，办理正式报名手续（报名时间、方式由现所在地省级招办通知）。取得我校推荐免试直读博士学位资格者，在我校规定报名时间内登陆清华大学博士生招生网站，下载正式报名表，准确填写本人信息。未办理正式报名手续者不能被录取。 4． 2010 年6月底，我校对同意接收并已履行正式报名手续的外校优秀应届本科毕业生进行资格复审（复审内容在初步录取通知上有详细说明），通过者发录取通知书，未通过者不予录取。 5． 若申请人弄虚作假，一经发现，立即取消其来我校的免试读研资格，并通报申请人所在学校。 6． 申请材料邮寄地址： 北京市清华大学（ 申请者申请的院系名称 ）研究生教学办公室 邮编：100084 清华大学研究生招生办公室咨询电话：（010）62773824，62782192 传真：010-62770325； 电子邮件信箱： yjszb@mail.tsinghua.edu.cn 清华大学电话查号台：010-62785001 四、其它 1. 我校2010年招生专业目录公布的专业除工商管理硕士（MBA）和公共管理硕士（MPA）外均接收推荐免试生。法学院、美术学院和全日制专业学位均按自筹经费或委托培养类别招收硕士研究生，具体收费标准向报考院系咨询。 2. 按照研究生培养机制改革要求， 学校、院系和导师为研究生设置教学助理（简称助教）、管理助理（简称助管）和研究助理（简称助研）岗位（统称为三助岗位）。承担助教、助管岗位的研究生，其学费和岗位津贴由学校提供；承担助研岗位的研究生，其学费应由学校和导师（院系）分担，岗位津贴由设岗导师（院系）提供。研究生未获得三助岗位，可向学校提出减免学费申请，不申请或申请未获批准者，应交纳学费。 此外，学校仍按照国家有关规定为每位努力学习的全日制学术型研究生（委托和自筹经费培养研究生除外）按月发放普通奖学金，表现优秀的可以申请学校综合奖学金或单项奖学金。 清华大学研究生院 2009 年9月11日
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关于水文学与水资源管理的一点思考
shangsh 2009-5-11 19:26
今天中文学术报告后，一个老师问如何证明你的结果是正确的（河流生态流量方面）。我认为根据模型确定的河流生态流量，相应的水深、流速对于适合鱼类的生长，说明结果是合理的。 下午进一步考虑了这一问题，发现这涉及对科学和管理的判断问题。水文学属于一门科学，因此研究的结果需要根据试验来判断正确与错误；而水资源学，特别是水资源管理方面，结果一般情况下很难说正确与错误，但可以判断是否合理。例如河流生态流量问题，如果把河水全部引走，当然是不合理的，也可以说是错误的；如果过分强调河流保护，限制人类对水资源的基本需求也是不合理的。比较合理的做法是兼顾生态用水和社会经济用水，社会经济用水占10％、20％、30％都可以认为是合理的，但是不能说哪个比例是正确的，哪个比例是错误的。 其它领域的科学与工程问题是不是也有类似情况啊？
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对创立空中水文学的认识
zhangxw 2008-11-13 17:45
对创立空中水文学的认识 张学文，20081113 20 世纪在科技领域都取得了非常大的进步，但关于自然降水的知识仍然与社会生产生活的要求有很大距离。 90 年代我国在水旱灾害方面每年就都有损失数百到上千亿元。了解、掌握大气水旱规律尤为重要。 鉴于这个问题的重要性，应当专门创立一门独立的学科专门研究大气水分的规律性。 空中水文学 或者 大气水文学 都是可取的名称。 一种观点认为大气水分已经在气象学中做了研究，而且大气水分随空气一起运动（没有凝结前），所以没有必要建立独立的空中水文学。但是空中水分的质量占不到大气总质量 0.3% ，气象学自然主要是研究空气，所以把大气水分的知识寄属于气象学下就不可能使它成为研究重点。 气象学为大气水分研究做了大量的工作：例如进行了云、大气水汽、降水量、蒸发量的观测和研究，还发展了雷达气象学。但是这些知识都比较分散，为了在更高的水平上综合本领域的知识，就需要引入更基本的概念和规律和创立一门独立的空中水文学。 目前很多气象、水文方面的大学毕业生从事着关于降水、水文的实际工作。他们关于大气水分的知识并不少，但是这些知识都是零散的，片面的知识，它们远没有形成一个比较完整的知识系统。这些零散的知识应付不了社会对大气水分的要求。显然我们需要关于大气水分的系统的概念和规律的认识。 水文气象学这个名词我们并不生疏。但是它强调的是与陆地水文学、海洋水文学有关的气象知识或者气象学加上水文学。我们认为过去水文气象学这个名词没有突出大气中的水文学 空中水文学。 确实，在地理学中有关于陆地的水文学、关于海洋的水文学、关于地下的水文学，惟独没有关于空中的水文学。在科学分科日细的今天， 空中水文学显然是一个空白区 。 基于以上认识，应当把我们关于大气中的水分的各种认识系统地组织起来，形成一个新学科： 空中水文学。
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