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第1章 绪论1

1.1 寒区水文概述1

1.1.1 寒区与冰冻圈1

1.1.2 寒区水文2

1.2 寒区水文的特点5

1.2.1 寒区水文的复杂性5

1.2.2 寒区水文过程观测的不确定性6

1.2.3 寒区水文要素的同一性与差异性8

1.3 国际寒区水文研究进展与趋势8

1.3.1 冰冻圈科学发展的国际背景8

1.3.2 寒区水文发展趋势10

1.4 我国寒区水文的进展与机遇18

1.4.1 中国寒区水文研究的意义18

1.4.2 中国寒区水文研究回顾21

1.4.3 中国寒区水文研究的机遇与挑战24

1.5 寒区水文理论框架25

1.5.1 寒区水文研究的基础理论25

1.5.2 寒区水文研究的学科基础27

1.5.3 寒区水文学科框架28

第2章 冰川分布与淡水资源30

2.1 冰川的形成、发育条件及类型30

2.1.1 冰川的形成30

2.1.2 冰川的发育条件30

2.1.3 冰川类型31

2.2 世界冰川的分布及水资源34

2.2.1 世界水资源35

2.2.2 全球冰川及水资源分布35

2.2.3 水资源区域分布36

2.3 中国冰川分布及融水径流38

2.3.1 中国冰川分布与变化38

2.3.2 中国冰川融水径流40

2.3.3 中国冰川水资源区域分布40

第3章 冰川水文研究内容及基本特点44

3.1 冰川水文学的基本概念44

3.2 物质平衡48

3.2.1 相关概念及定量参数49

3.2.2 积累53

3.2.3 消融54

3.3 产汇流过程及影响因素55

3.3.1 消融特点55

3.3.2 汇流过程60

3.4 融水径流及变化特点67

3.4.1 融水径流特点67

3.4.2 变化特点及主要影响因素70

3.5 融水的侵蚀及搬运作用73

3.5.1 动力侵蚀73

3.5.2 化学侵蚀74

3.5.3 沉积物运移74

第4章 冰川水文的研究方法77

4.1 冰川物质平衡观测77

4.1.1 直接观测法77

4.1.2 间接估算法81

4.2 冰川水文观测84

4.2.1 冰面消融观测85

4.2.2 冰川水文断面径流观测89

4.2.3 冰川汇流观测93

4.2.4 冰湖观测96

4.2.5 沉积物观测98

4.3 冰川径流模拟101

4.3.1 冰面消融估算方法101

4.3.2 冰川区气象数据的空间分布105

4.3.3 冰川产流模拟107

4.3.4 冰川汇流模拟109

第5章 冰川水资源变化及预估114

5.1 冰川水资源评价方法114

5.1.1 冰川储量及变化评价方法114

5.1.2 冰川融水评价方法115

5.1.3 中国冰川融水量评估实例116

5.2 冰川融水量变化特征119

5.2.1 单条冰川的融水量变化特征119

5.2.2 典型流域冰川融水变化特征119

5.2.3 冰川融水量变化特征122

5.3 冰川水资源未来变化预估125

5.3.1 冰川水资源预估方法125

5.3.2 全球典型流域冰川径流未来变化预估129

5.3.3 预估的不确定性134

第6章 积雪的基本概念及分布138

6.1 积雪的基本概念138

6.2 积雪的形成与分类140

6.2.1 降雪的发生及条件140

6.2.2 积雪形成条件141

6.2.3 积雪分类141

6.3 积雪层变化的物理过程及特征142

6.3.1 变质作用142

6.3.2 积雪密度和密实化144

6.3.3 积雪的热传导144

6.3.4 积雪温度和冷储146

6.3.5 雪中液态水147

6.4 积雪的分布147

第7章 积雪水文研究方法153

7.1 地面观测153

7.1.1 观测要素153

7.1.2 流域积雪观测158

7.1.3 融雪径流观测161

7.2 遥感观测162

7.2.1 积雪参数遥感反演原理162

7.2.2 遥感数据及积雪产品169

7.3 数值模拟方法173

7.3.1 风吹雪与密实化过程模拟173

7.3.2 积雪消融模拟176

7.3.3 积雪消融影响因素参数化179

7.3.4 融雪径流模型184

第8章 积雪消融与产汇流过程187

8.1 积雪水量平衡187

8.1.1 积雪水量平衡基本原理187

8.1.2 影响积雪水量平衡的主要因子188

8.2 积雪融水的运移过程190

8.2.1 积雪融水在雪层中的储存和滞后190

8.2.2 积雪融水产汇流路径192

8.2.3 冻土对融雪径流的影响195

8.3 融雪径流及特征197

8.3.1 融雪径流水量平衡197

8.3.2 融雪径流特征198

第9章 融雪径流的变化及预估205

9.1 融雪径流变化205

9.1.1 降雪变化205

9.1.2 积雪变化206

9.1.3 流域融雪径流变化207

9.2 融雪径流预报／洪水预警209

9.2.1 融雪水文模型预报方法209

9.2.2 大气水文模式耦合的融雪径流预报方法210

9.3 融雪径流的预测213

9.4 融雪径流预估214

9.4.1 积雪预估214

9.4.2 融雪径流预估215

第10章 冰雪洪水与灾害220

10.1 冰雪消融型洪水220

10.1.1 积雪消融洪水221

10.1.2 冰川消融洪水222

10.1.3 降雨＋积雪消融混合洪水223

10.1.4 降雨＋冰川消融混合型洪水224

10.2 冰湖溃决型洪水225

10.2.1 冰碛湖溃决洪水225

10.2.2 冰川湖溃决洪水231

10.3 冰川泥石流238

10.3.1 冰川泥石流形成239

10.3.2 冰川泥石流灾害评估240

第11章 冻土分布与类型243

11.1 冻土的概念及其分布243

11.1.1 冻土的概念243

11.1.2 多年冻土的分类245

11.1.3 全球多年冻土的分布246

11.1.4 中国冻土的分布247

11.2 多年冻土的形成条件250

11.2.1 气候条件250

11.2.2 地质地形条件251

11.2.3 地表覆盖层和植被253

第12章 冻土水文的基本特点254

12.1 冻土中的水热过程254

12.1.1 冻土的水热特征254

12.1.2 冻土中的水分迁移257

12.1.3 冻土的冻融过程258

12.2 多年冻土地下冰含量262

12.2.1 地下冰的类型263

12.2.2 青藏高原的地下冰含量264

12.2.3 北半球的地下冰含量266

12.3 多年冻土区地下水分布特征267

12.3.1 冻土区地下水的类型267

12.3.2 冻土区地下水的补给和分布特征267

12.4 冻土区的水文特点269

12.4.1 地表水入渗特征269

12.4.2 冻土与水文过程270

12.4.3 多年冻土退化对水文过程的影响273

12.4.4 冻土退化对流域径流的影响275

第13章 冻土水文研究方法279

13.1 冻土水文观测方法279

13.1.1 土壤基本理化性质280

13.1.2 土壤水力特性参数284

13.1.3 土壤热特性参数289

13.1.4 室内实验292

13.1.5 野外观测系统294

13.1.6 冻土调查298

13.2 冻土水文过程模拟302

13.2.1 冻土水热过程模拟302

13.2.2 流域尺度冻土水文过程模拟307

第14章 河冰、湖冰、海冰水文311

14.1 河湖冰水文311

14.1.1 河湖冰概况311

14.1.2 冻融过程318

14.1.3 研究方法323

14.1.4 凌汛328

14.1.5 冰情预报332

14.2 海冰水文335

14.2.1 海冰的生成与发展335

14.2.2 海冰水文监测343

14.2.3 海冰在大洋水循环中的作用345

第15章 寒区水化学346

15.1 积雪水化学346

15.1.1 积雪的化学特征346

15.1.2 积雪融水的化学特征348

15.1.3 积雪融水对河水化学的影响350

15.2 冰川水化学352

15.2.1 冰川融水的化学特征352

15.2.2 溶质的来源363

15.2.3 化学风化与气候变化364

15.3 冻土水化学367

15.3.1 冻土退化对有机物的影响367

15.3.2 冻土退化对无机营养物的影响370

15.3.3 冻土退化对主要离子的影响371

第16章 寒区水文综合研究373

16.1 寒区流域尺度水文监测373

16.2 冰冻圈要素在流域水文中的作用375

16.2.1 冰川375

16.2.2 积雪376

16.2.3 冻土378

16.2.4 流域其他下垫面的水文作用378

16.3 流域水文模型中寒区水文要素的耦合379

16.3.1 耦合方法379

16.3.2 示例及问题381

16.4 全球与区域模式中寒区水文过程的模拟384

16.4.1 全球模式与陆面模式中积雪水文过程384

16.4.2 全球模式与陆面模式中冰川水文过程386

16.4.3 全球模式与陆面模式中冻土水文过程388

16.4.4 全球模式与陆面模式中海冰水文过程389

16.5 GRACE重力卫星在寒区水文学中的应用390

16.5.1 GRACE重力卫星反演陆地水储量变化的原理390

16.5.2 GRACE重力卫星在寒区研究中的应用391

16.6 同位素方法在流域寒区水文研究中的应用393

16.6.1 冰冻圈天然水体中的稳定同位素393

16.6.2 同位素在寒区水文研究中的应用396

第17章 冰冻圈变化对湖泊的影响400

17.1 寒区湖泊概述400

17.2 冰雪变化对湖泊水量的影响401

17.2.1 冰雪变化与湖泊水量平衡401

17.2.2 青藏高原的冰川退缩与湖泊扩张402

17.3 冰雪融水对湖泊理化性质的影响409

17.3.1 冰雪融水对湖泊物理性质的影响409

17.3.2 冰雪融水对湖泊化学性质的影响410

17.4 冰雪融水对湖泊生物的影响412

17.4.1 可溶性溶质对湖泊生物影响412

17.4.2 悬移质对湖泊生物影响413

17.5 冻土变化与湖泊的关系414

17.5.1 冻土退化对湖白水文影响414

17.5.2 青藏高原热融湖塘416

17.5.3 北极地区热融湖塘417

第18章 冰冻圈对海平面变化的影响419

18.1 海平面变化概述419

18.1.1 海平面特征419

18.1.2 海平面变化的研究方法421

18.1.3 历史时期的海平面422

18.1.4 气候变暖与海平面上升423

18.2 山地冰川与海平面变化424

18.3 极地冰盖与海平面变化425

18.4 海平面上升贡献解析428

第19章 大洋水循环中的冰冻圈作用430

19.1 两极区域水循环与淡水平衡430

19.1.1 淡水的组成430

19.1.2 海冰变化与淡水输出432

19.2 热盐环流与经向翻转环流434

19.2.1 热盐环流与全球传输带434

19.2.2 经向翻转环流的气候作用437

19.3 冰冻圈与海洋环流439

19.3.1 冰冻圈对海洋盐度和温度的影响439

19.3.2 海冰对热盐环流和经向翻转环流的影响442

19.3.3 冰间湖的作用444

参考文献447