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碳循環(huán)描述范文1
1、碳庫(kù)
碳循環(huán)是一個(gè)極其復(fù)雜的地球化學(xué)循環(huán)過(guò)程，包括碳元素在各個(gè)儲(chǔ)庫(kù)的貯存和在不同儲(chǔ)庫(kù)之間的流通。就通量來(lái)說(shuō)，碳循環(huán)中最重要的是CO2的循環(huán)，CH4與CO的循環(huán)是較次要的部分。所謂碳庫(kù)，是指在碳循環(huán)過(guò)程中，地球各個(gè)系統(tǒng)所存儲(chǔ)碳的部分，概括起來(lái)，地球上主要有四大碳庫(kù)，即大氣碳庫(kù)、海洋碳庫(kù)、陸地生態(tài)系統(tǒng)碳庫(kù)和巖石圈碳庫(kù)，如表1所示，其中，巖石圈碳庫(kù)最大，但碳在其中的周轉(zhuǎn)時(shí)間極長(zhǎng)，約在百萬(wàn)年以上，因此，在碳循環(huán)研究中可以把巖石圈碳庫(kù)近似看作靜止不動(dòng)；海洋碳庫(kù)是除地質(zhì)碳庫(kù)外最大的碳庫(kù)，但碳在深海中的周轉(zhuǎn)時(shí)間也較長(zhǎng)，平均為千年尺度；陸地生態(tài)系統(tǒng)碳庫(kù)主要由植被和土壤兩個(gè)分碳庫(kù)組成，內(nèi)部組成和各種反饋機(jī)制最為復(fù)雜，是與人類活動(dòng)關(guān)系最為密切的碳庫(kù)。而干旱半干旱區(qū)由于面積較大，因而在陸地生態(tài)系統(tǒng)碳庫(kù)中占有一定的比重。
2、碳源與碳匯
在碳循環(huán)研究中，人們主要關(guān)心的是碳在大氣圈、海洋和陸地生態(tài)系統(tǒng)（包括植物和土壤等）3個(gè)碳庫(kù)之間進(jìn)行的連續(xù)交換，即碳的流量問(wèn)題或者說(shuō)是碳源和碳匯的問(wèn)題。所謂碳源和碳匯都是以大氣圈為參照系，以向大氣中輸入碳或從大氣中輸出碳為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確定，即向大氣圈釋放碳的通量、過(guò)程或系統(tǒng)稱之為碳源，從大氣圈中清除碳的通量、系統(tǒng)、過(guò)程或機(jī)制稱之為碳匯。最終決定一個(gè)體系是源還是匯的是碳的凈收支。目前，由于大氣圈與陸地生態(tài)系統(tǒng)之間碳的交換過(guò)程存在的未知問(wèn)題最多，受人類活動(dòng)的影響最大，是全球碳循環(huán)的研究重點(diǎn)。其中，仍然困擾科學(xué)界的一大碳循環(huán)難題是關(guān)于“碳失匯”的問(wèn)題，即CO2收支不平衡，該問(wèn)自1938年Callendar首先提出，但到了今天，該問(wèn)題依然懸而未決。目前比較一致的觀點(diǎn)認(rèn)為，這個(gè)未知匯可能在北半球中緯度地帶，這一碳匯約可占到全球碳失匯的1/3，但是這一機(jī)制還不清楚。到目前為止，人們認(rèn)識(shí)到的在幾年到幾十年的短時(shí)期內(nèi)，可能影響陸地碳儲(chǔ)存的過(guò)程主要包括氣候變化，植物生長(zhǎng)，CO2的施肥效應(yīng)，氮沉降施肥以及土地利用方式的變化5個(gè)方面。由于干旱半干旱區(qū)生態(tài)系統(tǒng)碳源匯的研究較少，對(duì)該區(qū)生態(tài)系統(tǒng)碳源匯進(jìn)行研究不僅可以彌補(bǔ)中國(guó)在干旱半干旱區(qū)生態(tài)系統(tǒng)碳通量研究的不足，而且可以為中國(guó)在碳貿(mào)易中提供一些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持。
二、不同環(huán)境因素對(duì)干旱半干旱區(qū)碳循環(huán)的影響
植被—大氣間的碳循環(huán)及其對(duì)環(huán)境要素變化的響應(yīng)是目前全球變化研究中的熱點(diǎn)問(wèn)題，科學(xué)家們正嘗試通過(guò)不同尺度的實(shí)驗(yàn)觀測(cè)和模型模擬來(lái)研究陸地生態(tài)系統(tǒng)在不同時(shí)間與空間尺度上的碳收支及其對(duì)環(huán)境的響應(yīng)。影響生態(tài)系統(tǒng)碳交換量的主要因素有光照，溫度，水分以及土壤溫濕度等。干旱半干旱區(qū)由于氣候干旱，蒸發(fā)強(qiáng)，降雨稀少，光照強(qiáng)，各種環(huán)境條件惡劣，使得該區(qū)生態(tài)系統(tǒng)在各種環(huán)境因素影響下較為脆弱，因此有必要對(duì)干旱半干旱區(qū)各個(gè)環(huán)境因子影響下的生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)進(jìn)行深入分析。
1、光照與輻射
光照條件是生態(tài)系統(tǒng)中生物生長(zhǎng)所需的重要因素，生物的各項(xiàng)生命活動(dòng)與生產(chǎn)都與光照具有密切聯(lián)系。由于光合有效輻射的影響，植物的光合作用具有明顯的晝夜規(guī)律。通常植物光和能力隨著光照增強(qiáng)而增加，但當(dāng)光強(qiáng)達(dá)到飽和點(diǎn)后，光合強(qiáng)度就會(huì)受溫度，水分等其他環(huán)境因子的控制。Chaves等[28]對(duì)干旱荒漠區(qū)的植物進(jìn)行了研究，發(fā)碳庫(kù)大氣圈陸地生物圈巖石圈大洋C大小/Gt700~7201900~2000>7500000038400~40000表1地球各主要碳庫(kù)注：1Gt=1×1015g。現(xiàn)植物在水分脅迫時(shí)易發(fā)生光合作用的光抑制，而Demmig等的研究又發(fā)現(xiàn)，光抑制的發(fā)生，會(huì)導(dǎo)致光合作用消耗的光能減少，使得光合組織吸收的光能大量過(guò)剩，而過(guò)剩的光能若不能及時(shí)有效地耗散，就會(huì)損傷光合器官，從而進(jìn)一步影響光合作用。許皓等研究了光合有效輻射與地下水位變化對(duì)檉柳屬荒漠灌木群落碳平衡的影響，結(jié)果表明，光合有效輻射是一個(gè)主要影響因素，與群落碳獲取呈顯著正相關(guān)關(guān)系。群落碳同化能力的季節(jié)變化是光合有效輻射和地下水位共同影響下光合作用物候?qū)W特征的體現(xiàn)。另外，在干旱區(qū)荒漠生態(tài)系統(tǒng)中，每個(gè)物種對(duì)光照的響應(yīng)不同，因此具有不同的光飽和點(diǎn)與光補(bǔ)償點(diǎn)，荒漠植物由于長(zhǎng)期適應(yīng)強(qiáng)烈光照，所以光飽和點(diǎn)要比一般植物高，C4植物要比C3植物高，但也有例外情況。
2、溫度
溫度的變化對(duì)生態(tài)系統(tǒng)生物生長(zhǎng)發(fā)育的各個(gè)方面都有不同程度的影響，是生物生命活動(dòng)不可缺少的因素，它在任何時(shí)間任何生態(tài)系統(tǒng)中都起作用，并且是對(duì)生物影響最明顯的環(huán)境要素之一。但生態(tài)系統(tǒng)光合作用（形成光合作用總初級(jí)生產(chǎn)GPP）與呼吸作用（特別是土壤呼吸Rh）對(duì)溫度的響應(yīng)卻不盡相同。目前，有許多學(xué)者對(duì)土壤呼吸與溫度間相互關(guān)系進(jìn)行了研究，并建立了許多方程，包括：線性方程、指數(shù)方程、Arrhenius方程、冪函數(shù)方程等。這些方程能在一定溫度區(qū)間內(nèi)很好的描述土壤呼吸變化，較好的揭示CO2通量的季節(jié)變異性，但當(dāng)溫度過(guò)高或偏低時(shí)，其模擬精度下降明顯。另外，徐小峰等研究了氣候變暖對(duì)主要碳循環(huán)過(guò)程和植被、土壤碳庫(kù)和凋落物碳庫(kù)的影響，并探討了氣候變暖條件下陸地生態(tài)系統(tǒng)的碳源/匯關(guān)系。李琪等對(duì)半干旱區(qū)土壤溫度對(duì)克氏針茅草原生態(tài)系統(tǒng)碳通量的影響進(jìn)行了初步探討，結(jié)果表明土壤溫度和水分是影響克氏針茅草原生態(tài)系統(tǒng)碳收支的重要因子。干旱半干旱區(qū)生態(tài)系統(tǒng)地表水分含量低，蒸發(fā)量大，隨溫度的升高或增溫時(shí)間的延長(zhǎng)，土壤呼吸速率增長(zhǎng)減緩甚至停止，對(duì)溫度變化的敏感程度降低，表現(xiàn)為溫度較低時(shí)，土壤呼吸主要受溫度變化控制，溫度偏高時(shí)，土壤呼吸主要受土壤水分等因素影響。這種情況說(shuō)明土壤呼吸是溫度與其他多種因子共同作用的結(jié)果。綜上可知，干旱半干旱區(qū)生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的相關(guān)過(guò)程（包括光合作用以及呼吸作用等）與溫度（氣溫與水溫等）之間的關(guān)系十分復(fù)雜，但目前關(guān)于該區(qū)這方面的研究較少，今后急需加強(qiáng)干旱半干旱區(qū)生態(tài)系統(tǒng)各種生理過(guò)程與溫度間響應(yīng)關(guān)系的研究力度，使其更好地為研究該區(qū)生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)服務(wù)。
3、水分條件
光照與溫度雖然都是影響生態(tài)系統(tǒng)植被生長(zhǎng)的重要因素，但各個(gè)區(qū)域的光照條件與溫度的年內(nèi)變化模式較穩(wěn)定，年際變化也不大，而水分在年內(nèi)與年際間都是變化最劇烈的環(huán)境因子，從而成為限制生態(tài)系統(tǒng)植被生長(zhǎng)最普遍的因素。其中，降雨總量、降雨強(qiáng)度以及降雨時(shí)間變率的改變將會(huì)影響許多陸地生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)過(guò)程及碳源匯功能和大小，反過(guò)來(lái)，這些陸地生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)過(guò)程及碳源匯功能和大小的改變又可能對(duì)氣候系統(tǒng)產(chǎn)生強(qiáng)烈的反饋，加劇或者減緩氣候的變化。相對(duì)于其他陸地生態(tài)系統(tǒng)而言，干旱半干旱區(qū)碳循環(huán)過(guò)程對(duì)降雨變化的響應(yīng)更為敏感，它所表現(xiàn)的弱源或者弱匯特征在降雨的擾動(dòng)下容易發(fā)生方向性的逆轉(zhuǎn)，從而使得碳源匯功能表現(xiàn)出極大的不確定性。目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)干旱半干旱地區(qū)碳循環(huán)過(guò)程對(duì)水分變化的響應(yīng)進(jìn)行了一定的研究，許多研究表明：偶然性的降水事件對(duì)干旱區(qū)碳循環(huán)機(jī)制及生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能有重要控制作用。Sponseller的研究結(jié)果表明，降雨使Sonoran沙漠的土壤呼吸迅速增加30倍；劉殿君研究了極端干旱區(qū)增雨對(duì)泡泡刺群落土壤呼吸的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果也證明了在干旱地區(qū)降雨會(huì)使土壤呼吸急劇增加。另外，土壤水分是影響陸地生態(tài)系統(tǒng)CO2通量的重要環(huán)境要素，對(duì)植被的生長(zhǎng)、根系分布、微生物活性等與土壤呼吸密切相關(guān)的生物因子起控制作用。李琪等探討了水分對(duì)半干旱區(qū)克氏針茅草原生態(tài)系統(tǒng)碳通量的影響，結(jié)果表明，土壤水分的增加會(huì)提高克氏針茅草原生態(tài)系統(tǒng)的固碳能力、初級(jí)生產(chǎn)力及呼吸作用；還有研究表明，干旱區(qū)土壤呼吸的季節(jié)波動(dòng)強(qiáng)度和土壤水分顯著負(fù)相關(guān)，低土壤含水量群落土壤呼吸速率的季節(jié)變化對(duì)土壤水分變化的響應(yīng)與高土壤含水量群落相比更為敏感，但夏季土壤呼吸的最大值與土壤水分的極值并無(wú)固定聯(lián)系，但也有研究觀察到夏季干旱時(shí)節(jié)，土壤仍具有較高的呼吸速率，該現(xiàn)象說(shuō)明除了土壤水分外，其他環(huán)境因素也在起一定的控制作用。
4、其他環(huán)境因素
目前，除了輻射、溫度、降水等環(huán)境因子外，學(xué)者們還研究了其他一些環(huán)境因素對(duì)干旱半干旱區(qū)生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)進(jìn)行了研究，如張新厚等研究了半干旱區(qū)土地利用方式變化對(duì)生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量的影響，結(jié)果表明不同土地利用方式碳儲(chǔ)量不同，楊樹防護(hù)林帶最高，樟子松-山杏疏林草地次之，沙質(zhì)草地碳儲(chǔ)量最低；白雪爽等分析研究了半干旱沙區(qū)退耕還林對(duì)碳儲(chǔ)量和分配格局的影響，結(jié)果表明：隨著退耕年限的增加，生物量碳儲(chǔ)量不斷積累，且其增加的碳庫(kù)主要分配在樹干，退耕還林初期，土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量表現(xiàn)出下降趨勢(shì)，隨后逐漸恢復(fù)甚至高于農(nóng)田土壤碳儲(chǔ)量；呂愛(ài)鋒等對(duì)火干擾下生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)進(jìn)行了詳細(xì)的綜述與分析；樊恒文等綜述了近年來(lái)干旱區(qū)土地退化與荒漠化對(duì)土壤碳循環(huán)的影響，評(píng)價(jià)了干旱區(qū)土壤碳的固存和在緩解溫室效應(yīng)方面的潛在能力，并討論了干旱荒漠化地區(qū)對(duì)全球碳平衡的貢獻(xiàn)和在干旱區(qū)促進(jìn)土壤碳固存的基本策略；另外，于占源等研究探討了半干旱區(qū)沙質(zhì)草地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)關(guān)鍵過(guò)程對(duì)水肥添加的響應(yīng)。
三、中國(guó)干旱半干旱區(qū)碳通量研究現(xiàn)狀
植被與大氣間的碳交換通量的準(zhǔn)確和長(zhǎng)期觀測(cè)是評(píng)價(jià)陸地生態(tài)系統(tǒng)碳源、匯功能的基礎(chǔ)和前提。通量觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)是獲取生態(tài)系統(tǒng)與大氣間CO2和水熱通量數(shù)據(jù)的有效手段，可以為分析地圈-生物圈-大氣圈的相互作用關(guān)系，評(píng)價(jià)陸地生態(tài)系統(tǒng)在全球碳循環(huán)中的作用提供數(shù)據(jù)服務(wù)。目前，陸地生態(tài)系統(tǒng)碳收支的主要研究方法有：樣地調(diào)查與清單法(inventories)，模擬實(shí)驗(yàn)研究法(inversemodeling)，CO2通量觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)(fluxnet)以及模式模擬(patternmodeling)4種，其中，渦動(dòng)相關(guān)法已經(jīng)成為直接測(cè)定大氣與群落CO2交換通量的最可靠方法，也是世界上CO2、水熱通量測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)方法，在各個(gè)地區(qū)不同生態(tài)系統(tǒng)中都得到了廣泛的應(yīng)用。目前，中國(guó)通量網(wǎng)絡(luò)的觀測(cè)對(duì)象主要涉及了森林、草原、農(nóng)田、濕地等，而對(duì)中國(guó)干旱半干旱區(qū)碳通量的研究較少，使得中國(guó)干旱半干旱區(qū)生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的研究仍處于初級(jí)階段。目前對(duì)干旱半干旱區(qū)碳通量的研究主要集中在凈生產(chǎn)力，光合作用，植被碳儲(chǔ)量，土壤碳儲(chǔ)量、土壤呼吸作用以及生物土壤結(jié)皮的固碳能力等方面，而對(duì)干旱半干旱區(qū)碳通量的長(zhǎng)期連續(xù)觀測(cè)較少。劉冉等對(duì)古爾班通古特沙漠南緣原始鹽生荒漠地表水熱與二氧化碳通量的季節(jié)變化進(jìn)行了研究，結(jié)果表明凈輻射通量、潛熱通量和二氧化碳通量都具有明顯的季節(jié)變化趨勢(shì)，而顯熱通量的季節(jié)變化不明顯；柴仲平等對(duì)干旱區(qū)綠洲冬小麥生態(tài)系統(tǒng)CO2源/匯關(guān)系進(jìn)行了長(zhǎng)期的研究，結(jié)果表明在小麥的整個(gè)生育期，可以凈固定CO2的量為122.60t/hm2。
四、展望
通過(guò)以上綜述可以知，中國(guó)干旱半干旱區(qū)生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)研究基本處于初步階段，許多研究依然存在諸多薄弱環(huán)節(jié)，總體來(lái)講，今后中國(guó)干旱半干旱區(qū)碳循環(huán)研究應(yīng)在以下幾個(gè)方向進(jìn)一步加強(qiáng)：
（1）從不同時(shí)空尺度探討干旱半干旱區(qū)生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)過(guò)程與強(qiáng)度，加強(qiáng)碳源/匯季節(jié)變化動(dòng)態(tài)和區(qū)域分異的對(duì)比定位觀測(cè)，同時(shí)加強(qiáng)機(jī)制研究中的多因子綜合評(píng)價(jià)，增加研究和預(yù)測(cè)結(jié)果的可靠性。對(duì)干旱半干旱區(qū)生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)已有的研究結(jié)果表明，不同環(huán)境因子在不同群落以及植物不同生長(zhǎng)階段影響程度與影響方向也有所不同，因此，要想準(zhǔn)確評(píng)估整個(gè)干旱半干旱區(qū)生態(tài)系統(tǒng)碳源/匯貢獻(xiàn)就必須對(duì)不同時(shí)空不同群落類型進(jìn)行詳細(xì)野外試驗(yàn)研究，以擴(kuò)充中國(guó)干旱半干旱區(qū)生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)研究的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
（2）進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)影響干旱半干旱區(qū)生態(tài)系統(tǒng)碳源/匯的物理、化學(xué)以及生物過(guò)程研究。目前關(guān)于干旱半干旱區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)機(jī)制尤其是許多細(xì)節(jié)研究都相對(duì)薄弱，碳循環(huán)研究過(guò)程中存在許多不確定性，今后研究中應(yīng)有所加強(qiáng)。包括：植物呼吸與凋落物呼吸的定量測(cè)定、土壤不同形態(tài)碳的垂直分布規(guī)律以及非生長(zhǎng)季（冬春季）與生長(zhǎng)季影響機(jī)制的異同等。
（3）從整體和系統(tǒng)的角度研究干旱半干旱區(qū)生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)。在已有的干旱半干旱區(qū)碳循環(huán)研究中，對(duì)植物、土壤的研究多局限于生態(tài)系統(tǒng)各個(gè)部分自身時(shí)空動(dòng)態(tài)變化以及對(duì)周圍環(huán)境因素響應(yīng)，且各部分研究相對(duì)獨(dú)立，而對(duì)于碳元素在大氣-陸地生態(tài)系統(tǒng)儲(chǔ)存庫(kù)間的定量遷移轉(zhuǎn)化關(guān)系涉及較少，從而缺乏整個(gè)系統(tǒng)的綜合研究。
碳循環(huán)描述范文2
關(guān)鍵詞：領(lǐng)域上層本體；設(shè)備功能視點(diǎn)；海洋生態(tài)本體建模；OWLProcess模型；海洋生態(tài)知識(shí)管理系統(tǒng)
0 引言
21世紀(jì)是數(shù)字海洋的世紀(jì)，海洋數(shù)據(jù)的表示、存儲(chǔ)和處理是“數(shù)字海洋”發(fā)展的核心基礎(chǔ)。但大量海洋觀測(cè)數(shù)據(jù)、文獻(xiàn)資料和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)由于數(shù)據(jù)來(lái)源和表示的多樣性，存在諸如數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的角度不同，概念術(shù)語(yǔ)分類體系不明確，以及同義詞和一詞多義等問(wèn)題。將這些海量數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字化處理，形成以海洋基礎(chǔ)地理、海洋環(huán)境、海洋資源、海洋經(jīng)濟(jì)、海洋管理等為主題的、統(tǒng)一的、標(biāo)準(zhǔn)的、易于理解和使用的海洋基礎(chǔ)數(shù)據(jù)對(duì)于海洋科學(xué)研究、漁業(yè)養(yǎng)殖、海洋生態(tài)保護(hù)和海洋危機(jī)管理都是非常重要的[1]。
本體提供了描述領(lǐng)域知識(shí)體系的概念模型框架，可用于領(lǐng)域知識(shí)的共享和重用。與海洋生態(tài)相關(guān)的本體有地球與環(huán)境術(shù)語(yǔ)語(yǔ)義網(wǎng)（Semantic Web for Earth and Environmental Terminology，SWEET）[2]、海洋元數(shù)據(jù)互操作（Marine Metadata Interoperability，MMI）項(xiàng)目[3]提供的一些海洋元數(shù)據(jù)本體（如環(huán)境本體、生物多樣性資源信息本體和水文地理部件本體等）和生態(tài)本體Ecology Ontology等。已有的本體大都只是面向某一學(xué)科領(lǐng)域建立了相應(yīng)的學(xué)科概念分類體系，但這些建立的學(xué)科概念分類體系往往缺少一個(gè)統(tǒng)一明確的視點(diǎn)。即本體構(gòu)建者在構(gòu)建這些領(lǐng)域本體時(shí)缺乏對(duì)本學(xué)科領(lǐng)域及相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域之間關(guān)系的形式化說(shuō)明，同時(shí)也缺少一個(gè)統(tǒng)一看待領(lǐng)域知識(shí)和領(lǐng)域問(wèn)題的上層領(lǐng)域本體[4]。而如何形式化地描述海洋生物與其非生物環(huán)境之間的交互作用和海洋生態(tài)功能過(guò)程的研究還不夠深入。
本文闡述了海洋生態(tài)本體的建模思想，構(gòu)建海洋生態(tài)領(lǐng)域上層本體、海洋生態(tài)知識(shí)本體和海洋生態(tài)功能過(guò)程本體，用于海洋生態(tài)知識(shí)的共享、重用和推理；設(shè)計(jì)開發(fā)了海洋生態(tài)知識(shí)管理系統(tǒng)，為研究者和用戶提供了一個(gè)海洋生態(tài)知識(shí)服務(wù)語(yǔ)義平臺(tái)。
1 海洋生態(tài)本體建模
領(lǐng)域上層本體用來(lái)指導(dǎo)構(gòu)建領(lǐng)域知識(shí)本體和應(yīng)用本體。領(lǐng)域上層本體的缺乏可能導(dǎo)致本體構(gòu)建者模糊或混淆領(lǐng)域概念邊界，也使研究者難以保持一個(gè)明確統(tǒng)一的視點(diǎn)來(lái)看待領(lǐng)域問(wèn)題，造成研究者對(duì)本體概念的混用或錯(cuò)用，從而導(dǎo)致資源語(yǔ)義標(biāo)注的模糊或錯(cuò)誤[4，7]。
1.1 海洋生態(tài)知識(shí)組織模型
海洋生態(tài)系統(tǒng)包含海洋生物和非生物海洋環(huán)境兩部分；海洋生態(tài)系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)海洋生物和非生物成分在結(jié)構(gòu)和功能上的統(tǒng)一。海洋生態(tài)知識(shí)組織模型（如圖1所示）描述了海洋生態(tài)系統(tǒng)的領(lǐng)域知識(shí)，包含領(lǐng)域概念、概念屬性及其概念之間的關(guān)系。海洋生態(tài)各種生物因子、非生物因子以及它們之間的相互作用通過(guò)能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)這兩個(gè)基本過(guò)程構(gòu)成了一個(gè)完整的生態(tài)系統(tǒng)功能單元[4-5]。
2.2 海洋生態(tài)形式化本體構(gòu)建層次模型
W3C推薦的本體語(yǔ)言O(shè)WLDL[10]是基于描述邏輯的本體語(yǔ)言，有良好的語(yǔ)義表達(dá)和本體推理能力。采用OWLDL構(gòu)建海洋生態(tài)形式化本體包含如下5個(gè)層次（如圖6所示）：
第一層是SWEET頂層本體，表達(dá)通用知識(shí)概念（fundamental general concepts）， SWEET本體提供了可擴(kuò)展的components，可擴(kuò)展SWEET本體定義海洋生態(tài)領(lǐng)域本體的基本概念及其關(guān)系。
第二層是領(lǐng)域上層知識(shí)概念（upper domain knowledge concepts），用于描述海洋生態(tài)領(lǐng)域的基本原理、重要概念和概念之間的關(guān)系。即明確“設(shè)備功能”的視點(diǎn)，構(gòu)建海洋生態(tài)領(lǐng)域上層本體（marine_ecology_upper_domain_ ontology）。
第三層描述領(lǐng)域知識(shí)概念（domain knowledge concepts）。領(lǐng)域上層本體概念語(yǔ)義描述粒度大，抽象程度高；對(duì)海洋生態(tài)領(lǐng)域上層本體進(jìn)行概念細(xì)化，構(gòu)建海洋生態(tài)領(lǐng)域知識(shí)本體，建立海洋生態(tài)領(lǐng)域知識(shí)概念的分類體系。
第四層描述領(lǐng)域功能過(guò)程 （domain function_ process）知識(shí)，基于領(lǐng)域知識(shí)本體和領(lǐng)域上層本體構(gòu)建海洋生態(tài)功能過(guò)程本體process_ontology（包含海洋生態(tài)能量流動(dòng)和營(yíng)養(yǎng)、物質(zhì)循環(huán)等功能）。
第五層構(gòu)建了SWRL（Semantic Web Rule Language）[11]規(guī)則集（SWRL Rules Sets），表示領(lǐng)域通用的事實(shí)（general knowledge）。作者構(gòu)建海洋生態(tài)異常現(xiàn)象的SWRL規(guī)則，將海洋生態(tài)形式化OWL本體與SWRL規(guī)則應(yīng)用于海洋生態(tài)危機(jī)預(yù)警推理，實(shí)現(xiàn)了語(yǔ)義層次上的智能推理[4]。
采用OWLProcess描述了海洋生態(tài)碳循環(huán)中的光合作用過(guò)程原理，即采用OWLProcess能夠支持以功能過(guò)程原理、相互作用過(guò)程、先后順序等動(dòng)態(tài)概念表示知識(shí)，彌補(bǔ)了OWLDL在動(dòng)態(tài)特性特性知識(shí)表示方面的不足[4]。
4 海洋生態(tài)本體應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)例――海洋生態(tài)知識(shí)管理系統(tǒng)
基于構(gòu)建的海洋生態(tài)本體和SWRL規(guī)則，作者開發(fā)設(shè)計(jì)了海洋生態(tài)知識(shí)管理系統(tǒng)，為研究者和使用者提供相關(guān)海洋生態(tài)語(yǔ)義服務(wù)。海洋生態(tài)知識(shí)管理系統(tǒng)采用Java語(yǔ)言開發(fā)，后臺(tái)服務(wù)器選用Tomcat 6.0，Web頁(yè)面腳本語(yǔ)言選用JSP，OWL本體文件解析推理采用Jena 2.6.3和內(nèi)嵌推理機(jī)Pellet2.2.1，XML文件的解析使用DOM4J。系統(tǒng)主要設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)航界面、術(shù)語(yǔ)和功能過(guò)程查詢、XML文檔查詢、語(yǔ)義檢索和海洋生態(tài)危機(jī)預(yù)警功能。系統(tǒng)功能模塊實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)是用Jena API對(duì)OWL本體文件進(jìn)行語(yǔ)義解析，獲取本體信息并存入相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；按導(dǎo)航樹輸出相應(yīng)的本體概念信息；對(duì)查詢語(yǔ)句進(jìn)行分詞處理；編寫SPARQ查詢語(yǔ)句；基于SWRL規(guī)則和OWL本體進(jìn)行推理等[1，4]。其中“功能查詢模塊”為用戶提供了海洋生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)和碳循環(huán)、磷循環(huán)、硫循環(huán)等功能作用過(guò)程實(shí)例知識(shí)的查詢。例如用戶對(duì)光合作用過(guò)程功能術(shù)語(yǔ)的查詢結(jié)果顯示如圖9所示。
5 結(jié)語(yǔ)
本文闡述了海洋生態(tài)建模思想，構(gòu)建了海洋生態(tài)本體模型和海洋生態(tài)形式化本體；擴(kuò)展了OWLDL，提出了OWLProcess模型，構(gòu)建了海洋生態(tài)功能過(guò)程形式化本體實(shí)例；開發(fā)了海洋生態(tài)知識(shí)管理系統(tǒng)，提供海洋生態(tài)知識(shí)查詢、問(wèn)題語(yǔ)義檢索和海洋生態(tài)異常現(xiàn)象的預(yù)警功能。海洋生態(tài)知識(shí)管理系統(tǒng)的應(yīng)用為領(lǐng)域?qū)＜液褪褂谜咛峁┝撕Ｑ笊鷳B(tài)領(lǐng)域知識(shí)的服務(wù)平臺(tái)，也驗(yàn)證了海洋生態(tài)領(lǐng)域本體的有效性、正確性和合理性。
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碳循環(huán)描述范文3
水是生命之源，水是支撐地球社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)發(fā)展不可替代的資源。但是，由于全球變化、人類活動(dòng)的負(fù)面影響，地球上水的循環(huán)在發(fā)生變化，許多地區(qū)正在發(fā)生嚴(yán)重的水的問(wèn)題與危機(jī)，如洪水、干旱和江河水體污染，而成為限制國(guó)家河區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵性因子，水科學(xué)問(wèn)題也成為國(guó)際地球科學(xué)發(fā)展中的一個(gè)重要方面。
2001年7月在世界知名海岸水利工程建設(shè)的荷蘭王國(guó)連續(xù)舉辦了兩個(gè)直接與水科學(xué)有關(guān)的大型國(guó)際科學(xué)大會(huì)。一個(gè)是7月10-13日在荷蘭阿姆斯特丹（Amsterdam）由國(guó)際地圈生物圈計(jì)劃（IGBP）、國(guó)際人文計(jì)劃（IHDP）和世界氣候研究計(jì)劃（WCRP）聯(lián)合舉辦的“全球變化科學(xué)大會(huì)(GlobalChangeOpenScienceConference)”。國(guó)際地圈生物圈計(jì)劃（IGBP）是國(guó)際著名的全球變化科學(xué)研究計(jì)劃，受到國(guó)際地球科學(xué)屆廣泛的關(guān)注和參與。在跨入2000后的IGBP首次重要國(guó)際學(xué)術(shù)活動(dòng)-“全球變化科學(xué)大會(huì)”云集來(lái)自國(guó)際的100多個(gè)國(guó)家的全球變化研究的專家學(xué)者、管理者約1600多人。大會(huì)主題是：一個(gè)變化的地球的挑戰(zhàn)（ChallengesofaChangingEarth）。中國(guó)派出以科學(xué)院為主體的約60多人的代表團(tuán)，進(jìn)行學(xué)術(shù)交流和討論，其中除了碳循環(huán)和土地覆被變化是大會(huì)主要議題外，水循環(huán)及水資源是大會(huì)重要內(nèi)容之一。
另一個(gè)是7月18-27日在荷蘭的馬絲特里特（Masstricht）舉行的第6屆國(guó)際水文科學(xué)大會(huì)。(The6thScientificAssemblyoftheInternationalAssociationofHydrologicalScience)。這是一次專門針對(duì)國(guó)際水文科學(xué)進(jìn)展的回顧和研討大會(huì)，來(lái)自國(guó)際60多個(gè)國(guó)家的500名代表出席了大會(huì)。第6屆國(guó)際水文科學(xué)大會(huì)的主題是：一個(gè)干旱地球新的水文學(xué)（ANewHydrologyforaThirstyPlanet）。
受國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)地球科學(xué)部的部分資助，筆者應(yīng)邀參加這兩個(gè)大會(huì)，并擔(dān)任第6屆國(guó)際水文科學(xué)大會(huì)第二學(xué)術(shù)研討會(huì)的分會(huì)主席。本文是對(duì)這兩個(gè)國(guó)際會(huì)議中關(guān)于水科學(xué)研究進(jìn)展的綜述，希望介紹水科學(xué)方面一些新的進(jìn)展，提出我國(guó)對(duì)國(guó)際水科學(xué)的貢獻(xiàn)和存在的問(wèn)題與挑戰(zhàn)。
二.全球變化與水文科學(xué)問(wèn)題
全球環(huán)境變化（簡(jiǎn)稱全球變化）是目前和未來(lái)人類和社會(huì)發(fā)展面臨的共同問(wèn)題。全球變化既包涵全球氣候變化又包括了人類活動(dòng)造成環(huán)境變化的影響。了解自然變化和人類活動(dòng)的影響是國(guó)際地球科學(xué)發(fā)展最為關(guān)系的問(wèn)題。
7月10-13日在荷蘭阿姆斯特丹舉辦的“全球變化科學(xué)大會(huì)”，內(nèi)容十分豐富。但都圍繞有兩大主專題，即：（1）一個(gè)不斷變化的地球的挑戰(zhàn)：對(duì)全球變化的科學(xué)理解。（2）展望未來(lái)：地球系統(tǒng)科學(xué)與全球可持續(xù)性。大會(huì)邀請(qǐng)若干專家學(xué)者做報(bào)告，在大會(huì)研討中設(shè)立一系列專題研討會(huì)和招貼展示論文。
大會(huì)專題報(bào)告內(nèi)容有：
·一個(gè)不斷變化的地球的挑戰(zhàn)：對(duì)全球變化的科學(xué)理解（BerrienMoore）
·土地變化的集中性與復(fù)雜性：虛構(gòu)與現(xiàn)實(shí)（B.L.Turner）
·氣候變化與海洋生態(tài)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)：可持續(xù)資源利用的內(nèi)涵（MichaelJ.Fogarty）
·21世紀(jì)中的糧食：全球氣候的差異性（MachendraShah）
·人類時(shí)期的大氣化學(xué)（PaulJ.Crutzen）
·火與薄霧：東南亞空氣質(zhì)量的社會(huì)與政治因素上的不均性（SimonS.C.）
·海洋和陸地碳動(dòng)力學(xué)（IanR.Noble）
·碳與科學(xué)政策的聯(lián)系：京都的挑戰(zhàn)（RobertT.Watson）
·對(duì)CO2挑戰(zhàn)的工業(yè)響應(yīng)（CharlesNicholson）
2．水與全球變化的關(guān)聯(lián)：世紀(jì)資源的挑戰(zhàn)？（LeenaSrivaatava）。
·我們會(huì)有足夠的高質(zhì)量的水嗎？（HartmutGrassl）
·水會(huì)滿足人們的需要嗎？（PeterD.Tyson）
·大壩對(duì)漁業(yè)的影響：三峽大壩實(shí)例研究。Chen-TungArthurChen教授，臺(tái)灣，國(guó)家SunYat-Sen大學(xué)，海洋地理和化學(xué)學(xué)院。
·澳大利亞大陸上的水，碳和氮：氣候和土地利用變化的影響（MichaelRaupach）
3．全球生物地球化學(xué)：星球新陳代謝系統(tǒng)的理解（PamelaMatson）
·海洋生物地球化學(xué)：變化的海洋（DavidM.Karl）
·陸地上碳的過(guò)去、現(xiàn)在和未來(lái)（RobertJ）
·大氣酸雨、臭氧損耗和氣候變化的案例分析（OranR.Young）
4．陸地—海洋的交互作用：區(qū)域與全球的聯(lián)系。（RogerHarris）
·生物地球化學(xué)的交互作用與反饋（TimJickells）
·沿海地區(qū)的全球變化：東南亞的實(shí)例研究（LianaTalaue-McManus）
5．氣候系統(tǒng)：預(yù)報(bào)、變化和可變性
·以前和以后的氣候變化：我們究竟去何處（ThomasF.Pedersen）
·氣候變化的1000年（RaymondS.Bradley）
·正在變化的寒區(qū)：高緯區(qū)全球變暖的影響（OlegAnisimov）
·耦合氣候系統(tǒng)：可變性和可預(yù)測(cè)性（AntonioJ.Busalacchi）
6．土地利用變化的熱點(diǎn)地區(qū)和地球系統(tǒng)：區(qū)域和全球的聯(lián)系
·陸地表面與氣候有聯(lián)系嗎？北非：撒哈拉沙漠；
·東南亞1：理解變化的亞洲季風(fēng)系統(tǒng)：大規(guī)模植被和土地利用在水循環(huán)和氣候中的作用
·東南亞2：人類引導(dǎo)的陸地覆蓋的變化能對(duì)亞洲季風(fēng)有多大的改變？
·亞馬遜河流域和土地利用的變化：未來(lái)能平衡嗎？
·陸地表面與氣候有聯(lián)系嗎？一種綜合。
7．模擬和觀測(cè)地球系統(tǒng)（DavidCarson）
·處理地球系統(tǒng)的復(fù)雜性和不確定性（H.J.Schellnhuber）
·監(jiān)視地球系統(tǒng)的短期不穩(wěn)定性和長(zhǎng)期的趨勢(shì)：一個(gè)空間的挑戰(zhàn)（JoseAchache）
·虛擬現(xiàn)實(shí)的過(guò)去、現(xiàn)在和未來(lái)（JohnMitchell）
8．地球系統(tǒng)需要生物多樣性嗎？（AnneLarigauderie）
·為什么地球系統(tǒng)科學(xué)需要海洋生物多樣性？（KatherineRichardson）
·生物多樣性是如何影響陸地生態(tài)系統(tǒng)的過(guò)程與功能（SandraDiaz）
9．科技能夠補(bǔ)償星球嗎？（MikeBrklacich）
·自然的回歸：為什么和怎樣進(jìn)行（JesseH.Ausubel）
·工業(yè)變革：生產(chǎn)與消費(fèi)中的探測(cè)系統(tǒng)變化（PierVellinga）
10．面向全球可持續(xù)性（HansOpschoor）
·區(qū)域和全球可持續(xù)性的挑戰(zhàn)和障礙（JuliaCarabias）
·轉(zhuǎn)向可持續(xù)性的研究系統(tǒng)（WilliamC.Clark）
·可持續(xù)性科學(xué)起源討論：什么是可持續(xù)性科學(xué)？為什么要可持續(xù)性科學(xué)？（JaneLubcheno）
·可持續(xù)科學(xué)和氣候變化（BertBolin）
·重新概念化自然-社會(huì)的交互作用：將環(huán)境和發(fā)展結(jié)合起來(lái)理解（RobertW.Kates）
·雅基盆地資源的可利用性、脆弱性和持續(xù)性：環(huán)境與社會(huì)交互作用中不可持續(xù)的發(fā)展趨勢(shì)（P.A.Matson）
·人與環(huán)境相互作用的脆弱性：尤卡坦南部事例（B.L.Turner）
·各學(xué)科間的可持續(xù)性科學(xué)（RobertW.Corell）
大會(huì)專題討論內(nèi)容十分豐富，有：A1-全球碳循環(huán)；A2-大城市與全球變化；A3-南厄爾尼諾的擺動(dòng)同過(guò)去、未來(lái)氣候變化的聯(lián)系；A4-地球系統(tǒng)的演化；A5-生物多樣性的全球變化；A6-全球變化與火；A7-海岸區(qū)人類活動(dòng)；B1-食品生產(chǎn)和環(huán)境間的平衡；B2-理解土地利用的變化，以致重建、描述或預(yù)測(cè)土壤覆蓋度；B3-冰雪層和全球變化：制度和指標(biāo)；B4-地球系統(tǒng)分析；B5-陸地生物圈與全球變化；B6-社會(huì)轉(zhuǎn)化過(guò)程；B7-海洋與氣候變化；C1-水資源對(duì)環(huán)境變化的脆弱性：一種系統(tǒng)方法；C2-把人放入地球系統(tǒng)中：受害者或是破壞者，擾亂者或是解決者?C3-大氣和全球變化;C4-全球變化非線性變化和驚訝;C5-生態(tài)系統(tǒng)管理可持續(xù)發(fā)展的展望;C6-科學(xué)和政策過(guò)程：IPCC;C7-全球變化與山地區(qū)。
大會(huì)報(bào)告集中在水科學(xué)問(wèn)題的主題有：全球變化中的水問(wèn)題-21世紀(jì)資源的挑戰(zhàn)，尤其值得提到的是7月12日下午，大會(huì)專門針對(duì)水循環(huán)水資源問(wèn)題，舉行了“環(huán)境變化的水資源脆弱性系統(tǒng)分析”學(xué)術(shù)研討會(huì)。WCRP/GEWEX北美主席、美國(guó)地理學(xué)會(huì)水文專業(yè)委員會(huì)主席、亞利桑那大學(xué)水文水資源系的SorooshSorooshian教授介紹“WCRP/GEWEX和SAHRA計(jì)劃中水問(wèn)題的研究：半干旱區(qū)流域水文循環(huán)與可持續(xù)性”。德國(guó)的CharlesVorosmarty教授報(bào)告了“地球系統(tǒng)科學(xué)對(duì)全球水評(píng)估的貢獻(xiàn)”。WolframMauser教授研討歐洲GLOWA項(xiàng)目的核心“完整的流域管理”經(jīng)驗(yàn)。JosephAlcamo教授指出全球“水危機(jī)區(qū)與脆弱性”。JimWallace教授強(qiáng)調(diào)“防洪安全與水資源問(wèn)題”。ClaudiaPahl-Wostl教授研討“面向社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)性：水管理部門職能的轉(zhuǎn)變過(guò)程挑戰(zhàn)”。
三.水文科學(xué)與水資源安全
7月18-27日第6屆國(guó)際水文科學(xué)大會(huì)在荷蘭的馬絲特里特（Masstricht）舉行。大會(huì)對(duì)過(guò)去水文水資源研究進(jìn)行總結(jié)，對(duì)未來(lái)水文科學(xué)的發(fā)展進(jìn)行展望。會(huì)議由4個(gè)專題學(xué)術(shù)大會(huì)（Symposium，簡(jiǎn)寫為S）和6個(gè)學(xué)術(shù)研討會(huì)(Workshop，簡(jiǎn)寫為W)組成。會(huì)議主要集中在水文科學(xué)基礎(chǔ)研究和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與水資源研究?jī)蓚€(gè)方面：
1.水文學(xué)基礎(chǔ)研究
S4.土壤-植被-大氣轉(zhuǎn)化方式和大尺度水文模擬
WS4.高山地區(qū)水文過(guò)程與冰圈作用
WS2.水文長(zhǎng)期變化與氣候影響
S3.人類活動(dòng)對(duì)地下水動(dòng)態(tài)的影響
WS6.海岸濕地水文的演化
2.社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與水資源研究
S1.社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與水危機(jī)
S2.區(qū)域水資源管理
WS1.全球變化與洪水預(yù)報(bào)
WS3.信息技術(shù)在可持續(xù)水管理的作用
WS5.GIS&RS在土壤侵蝕和水質(zhì)變化的應(yīng)用
特別需要指出，由于全球變化、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，水資源問(wèn)題愈來(lái)愈突出，給水文科學(xué)研究提出新的課題，即變化環(huán)境下的水資源形成與演化規(guī)律問(wèn)題。IAHS會(huì)議的S1-S2，主要研討這些國(guó)際國(guó)家和區(qū)域尺度急迫的問(wèn)題。關(guān)于S1和S2的研討內(nèi)容題目摘錄如下：
S1：水脅迫下的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展（E.Servat）
水源豐富，資金缺乏，水工業(yè)能否繼續(xù)生存尚未可知。
·健康部門希望從水文學(xué)家那兒得到什么?
·河流生態(tài)系統(tǒng)的研究和管理中對(duì)水文數(shù)據(jù)的需求。
·多學(xué)科綜合研究—對(duì)水危機(jī)的響應(yīng)。
·食物保障中的水資源及管理。
·洪水控制與城市排水系統(tǒng)管理。
·全球水協(xié)作計(jì)劃
S2區(qū)域水資源管理
S2-1過(guò)去水管理的經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)（A.SchumannM.C.Acreman，M.Marino）：
·可持續(xù)發(fā)展的度量及其在實(shí)際水管理計(jì)劃中的實(shí)現(xiàn)。
·可持續(xù)水庫(kù)發(fā)展—津巴布韋實(shí)例研究。
·Yamuna河流域的可持續(xù)區(qū)域水管理：Delhi區(qū)域的實(shí)例研究。
·Limpopo河：逐步走向可持續(xù)發(fā)展和一體化的水資源管理。
·中國(guó)新疆博斯騰湖流域的水資源可持續(xù)性發(fā)展管理經(jīng)驗(yàn)的啟示。
·印度干旱地區(qū)過(guò)去管理實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。
·水壩功能新探——一個(gè)不應(yīng)忽略的問(wèn)題。
·Dehli區(qū)域水資源管理的一體化進(jìn)程：?jiǎn)栴}與展望。
·北尼日利亞半干旱區(qū)域的Hadejia河上建壩的影響：對(duì)未來(lái)管理的建議。
·可持續(xù)發(fā)展的特征及供水管理模型。
·澳大利亞富營(yíng)養(yǎng)化進(jìn)程的現(xiàn)階段研究。
·城市水計(jì)劃書——印度班加羅爾的實(shí)例研究。
·水資源系統(tǒng)中相對(duì)可持續(xù)發(fā)展實(shí)現(xiàn)的框架。
S2-2可持續(xù)發(fā)展與水資源管理（夏軍，D.Rosbjerg，G.Schultz)
·為保護(hù)水生態(tài)系統(tǒng)的整合水質(zhì)與水量的數(shù)學(xué)生態(tài)模型的發(fā)展。
·歐洲地下水可持續(xù)發(fā)展管理的指導(dǎo)方針。
·清除河岸異生植被是否為一種有效的水資源管理策略。
·地表水和地下水的聯(lián)合管理。
·河流管理可視化中的變換系統(tǒng)邊界。
·改善環(huán)境中被忽視的因子——監(jiān)控。
·加入風(fēng)險(xiǎn)基金平衡流域經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境壓力之間的沖突。
·使用風(fēng)險(xiǎn)分析提高水資源系統(tǒng)模型的效率和精度。
·整合水資源管理中的角色分配。
·Volta流域的水資源競(jìng)爭(zhēng)。
·復(fù)雜水環(huán)境管理中的空間適應(yīng)方法。
S2-3水資源管理的方法（R.Davis，S.Walker）
·流域水平上的水資源管理整合模型。
·提高以決策支持系統(tǒng)為基礎(chǔ)的模型的精度——水管理中的一種好的建模實(shí)踐。
·持續(xù)性水系統(tǒng)的水力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)。
·人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的河流洪水預(yù)報(bào)。
·氣候變化影響評(píng)估中的不確定因子的概率特征。
·研究城市化對(duì)區(qū)域水資源影響的一種流域水文模型。
·水、氮循環(huán)的一種大尺度評(píng)估模型——在Elbe河流域的基礎(chǔ)研究。
·基于地形學(xué)和土壤水文學(xué)的濕地重建計(jì)劃方法的發(fā)展。
·英格蘭西南部Dartmour地區(qū)放牧對(duì)水文的影響。
四.21世紀(jì)水文科學(xué)的發(fā)展機(jī)遇與展望
傳統(tǒng)的水文學(xué)研究只考慮水量的自然變化，現(xiàn)代水文循環(huán)需要考慮地球生物圈、全球變化以及人類活動(dòng)等方面的影響。國(guó)際地圈生物圈計(jì)劃（IGBP）代表國(guó)際地球?qū)W科發(fā)展前沿，水文循環(huán)的生物圈方面(BiosphereAspectsofHydrologicalCycle，簡(jiǎn)稱BAHC)是IGBP的核心之一。它注重陸面生態(tài)-水文過(guò)程與空間格局的變化規(guī)律和受人類活動(dòng)影響的關(guān)鍵問(wèn)題，以科學(xué)地解釋：植被是如何與水文循環(huán)的物理過(guò)程相互作用的？改變陸面生態(tài)過(guò)程的直接原因是什么？是大尺度人類活動(dòng)改變了陸面覆蓋？還是大氣中二氧化碳濃度增加的緣故？這些影響變化的水文后果如何？通過(guò)這些研究，為認(rèn)識(shí)自然變化和人類活動(dòng)影響下的土地利用/土地覆被變化與陸地表層生命物質(zhì)過(guò)程，評(píng)估人類對(duì)生物圈的影響，保護(hù)環(huán)境和資源可持續(xù)利用提供科學(xué)的基礎(chǔ)依據(jù)。
通過(guò)7月在荷蘭舉行的IGBP和IAHS國(guó)際學(xué)術(shù)大會(huì)可以清楚看出，變化環(huán)境（即全球變化與人類活動(dòng)影響）下的水文循環(huán)研究成為21世紀(jì)水科學(xué)研究的熱點(diǎn)。根據(jù)二十一世紀(jì)IGBP發(fā)展方向，國(guó)際上的BAHC研究重點(diǎn)也相應(yīng)地進(jìn)行了調(diào)整，主要有以下8個(gè)方面：
·小尺度水、熱、碳通量研究；
·地下過(guò)程作用的評(píng)價(jià)；
·陸地-大氣相互作用的參數(shù)化；
·區(qū)域尺度土地利用與氣候的相互作用；
·全球尺度植被與氣候的相互作用；
·氣候變化和人類活動(dòng)對(duì)流域系統(tǒng)穩(wěn)定與傳輸?shù)挠绊懀?/p>
·山區(qū)水文學(xué)與生態(tài)學(xué)；
·開發(fā)全球數(shù)據(jù)集；
此外，還有兩個(gè)交叉研究問(wèn)題：
·設(shè)計(jì)、優(yōu)選和實(shí)施綜合的陸地系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)；
·情景發(fā)展與風(fēng)險(xiǎn)/脆弱性分析。
變化環(huán)境下的水文循環(huán)及其時(shí)空演化規(guī)律研究，是國(guó)際國(guó)內(nèi)地學(xué)領(lǐng)域積極鼓勵(lì)的創(chuàng)新研究課題。結(jié)合土地利用/土地覆被變化與陸地碳循環(huán)過(guò)程的水循環(huán)研究，是一個(gè)新的交叉方向。研究的熱點(diǎn)問(wèn)題有：
問(wèn)題1：全球變化與水文循環(huán)問(wèn)題
它需要研究回答：全球變化對(duì)區(qū)域水循環(huán)規(guī)律？過(guò)去對(duì)氣圈-水圈-生物圈的相互聯(lián)系/作用是如何認(rèn)識(shí)？現(xiàn)在又是如何認(rèn)識(shí)水資源的演變？其規(guī)律是什么？
值得指出的是，過(guò)去在氣候系統(tǒng)與陸地水文循環(huán)之間存在一個(gè)誤區(qū)，即長(zhǎng)期以來(lái),水文學(xué)者把氣候看作是靜態(tài):一個(gè)地區(qū)的氣候是指某種統(tǒng)計(jì)的平衡,WMO規(guī)定系列30年的平均作為準(zhǔn)平均,用極差/標(biāo)準(zhǔn)差描述氣候變異。對(duì)陸地水文過(guò)程研究方面，認(rèn)為長(zhǎng)序列水文均值是穩(wěn)定不變的，年徑流出現(xiàn)的豐、枯現(xiàn)象，被看作圍繞均值的周期變化。水利（水資源）工程設(shè)計(jì)：要求的水文計(jì)算都是以幾十年-幾百年時(shí)間尺度的水文過(guò)程穩(wěn)定不變?yōu)榍疤帷Ｎ磥?lái)被看作是過(guò)去的重復(fù)或外延。例如，水資源的保證率有W75%，W50%等；設(shè)計(jì)洪水有千年設(shè)計(jì)和萬(wàn)年校核等。另一方面，在氣候/天氣過(guò)程研究中，長(zhǎng)期以來(lái)氣候?qū)W者把陸地水文看作是靜態(tài)，氣候/天氣過(guò)程研究?jī)H僅到降水為止，較少研究流域水文循環(huán)動(dòng)力機(jī)制與反饋?zhàn)饔谩＠纾鞖饽Ｊ窖芯恐袃H設(shè)置若干參數(shù)代替水文過(guò)程變化和空間分布，認(rèn)為陸面水文-生態(tài)的作用也是穩(wěn)定不變的。例如，許多GCMs對(duì)水文循環(huán)作用過(guò)程考慮相當(dāng)粗糙,平面無(wú)徑流聯(lián)系與循環(huán)過(guò)程。但是，現(xiàn)在人們業(yè)已認(rèn)識(shí)：一個(gè)地區(qū)的氣候/水文循環(huán)過(guò)程并不處在統(tǒng)計(jì)的平衡狀態(tài)，而是以不同尺度變化（年際、十年際、百年際-千/萬(wàn)年際變化）。決定氣候變化因子不僅僅是大氣內(nèi)部的過(guò)程，還有大氣上邊界（太陽(yáng)行星系統(tǒng)）和下邊界（陸地水文-生態(tài)、海洋系統(tǒng)）的各種物理化學(xué)過(guò)程。20世紀(jì)科學(xué)研究與進(jìn)展顯示：陸面生態(tài)系統(tǒng)對(duì)大尺度水文循環(huán)有十分重要的反饋?zhàn)饔谩Ｒ虼耍蜃兓瘜?duì)水文水資源的影響是21世紀(jì)水文科學(xué)研究的前沿問(wèn)題之一。因此，特別需要大力加強(qiáng)水文學(xué)家與大氣物理學(xué)家的聯(lián)系與合作，積極開展“全球-陸地-區(qū)域-流域尺度水文循環(huán)”科學(xué)基礎(chǔ)的研究。
問(wèn)題2人類活動(dòng)對(duì)水循環(huán)水資源的影響
人類活動(dòng)對(duì)水循環(huán)及水資源有那些主要影響？人類活動(dòng)如何對(duì)水的變化規(guī)律產(chǎn)生影響？有什么地區(qū)、區(qū)域特征規(guī)律？如何量化人類活動(dòng)對(duì)水循環(huán)水資源的變化及影響？這是近代水科學(xué)面臨的主要科學(xué)問(wèn)題。在IGBP科學(xué)大會(huì)上，特別強(qiáng)調(diào)土地利用/覆被變化與水循環(huán)、碳循環(huán)的關(guān)系。需要研究從“點(diǎn)”-“典型流域“的水循環(huán)機(jī)理、水文循環(huán)與生態(tài)系統(tǒng)的相互作用、地表水與地下水交換的相互作用，“大氣-土壤-植被”界面過(guò)程中的物質(zhì)與能量轉(zhuǎn)化規(guī)律；開拓流域水文循環(huán)過(guò)程中的非線性機(jī)制研究；創(chuàng)新“分布式流域水文循環(huán)模型”，量化區(qū)域水文循環(huán)演化與土地利用/土地覆被影響關(guān)系，為認(rèn)識(shí)陸地表層生命物質(zhì)過(guò)程的提供重要的基礎(chǔ)科學(xué)支撐。
結(jié)合中國(guó)的實(shí)際背景，人類活動(dòng)影響是驚人的。例如，在中國(guó)南方的長(zhǎng)江流域，建國(guó)后洞庭湖圍墾1700余平方公里；鄱陽(yáng)湖圍墾1400余平方公里；荊北所有通江湖泊被堵閉，減少調(diào)蓄長(zhǎng)江洪水面積約5700余平方公里。建國(guó)后，長(zhǎng)江中下游地區(qū)約有1/3以上湖泊面積被墾殖；損失湖泊面積13000余平方公里，相當(dāng)于五大淡水湖泊面積總和的1.3倍；損失湖泊容積500億立方米左右，相當(dāng)于三峽水庫(kù)調(diào)蓄庫(kù)容的5.8倍，淮河年徑流1.1倍。建國(guó)后，中游長(zhǎng)江干流河道內(nèi)的江洲河灘幾乎全部被圍墾。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，圍墾面積約1213平方公里；城陵磯至螺山江段河床變遷劇烈，泥沙淤積問(wèn)題嚴(yán)重。98洪水后，國(guó)家提出治理長(zhǎng)江32字方針：“封山育林、退耕還林、移民建鎮(zhèn)、以工代賑、退田還湖、平垸行洪、加固干堤、疏浚河道”。但是，如何退田還湖？如何平垸行洪？認(rèn)識(shí)人類活動(dòng)（湖區(qū)開發(fā)、三峽工程）對(duì)水循環(huán)關(guān)系影響水科學(xué)基礎(chǔ)問(wèn)題，都是十分重要又十分現(xiàn)實(shí)的問(wèn)題。
在中國(guó)北方，人類活動(dòng)劇烈。例如，在華北地區(qū)，水文循環(huán)機(jī)理比較復(fù)雜，它不僅與陸地表層系統(tǒng)中各種自然地理要素時(shí)空分布密切相關(guān)，而且與農(nóng)業(yè)開發(fā)、都市化等土地利用/土地覆被直接相聯(lián)。由于社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人類活動(dòng)改變了水循環(huán)自然變化的空間格局和過(guò)程，加劇了水資源形成與變化的復(fù)雜性。過(guò)去有關(guān)部門在華北水資源方面做了相當(dāng)?shù)墓ぷ鳌５牵谌A北地區(qū)究竟缺多少水等基礎(chǔ)方面仍分歧較大。有人認(rèn)為在華北通過(guò)自身的節(jié)水和提高用水效率可以解決水資源的需求問(wèn)題；有人認(rèn)為即使南水北調(diào)也不能從根本上解決北方缺水問(wèn)題。爭(zhēng)論問(wèn)題的科學(xué)問(wèn)題焦點(diǎn)是：在自然變化和人類活動(dòng)的綜合影響下華北地區(qū)水循環(huán)演化規(guī)律是什么？如何科學(xué)測(cè)算華北地區(qū)可供水資源量？華北地區(qū)節(jié)水的潛力究竟有多大？如何保障華北地區(qū)的水資源安全？爭(zhēng)論的原因是：自然變化和人類活動(dòng)加劇情況下的華北地區(qū)水循環(huán)演變格局與過(guò)程機(jī)理，有待重新認(rèn)識(shí)；受人類活動(dòng)影響等變化環(huán)境下的華北地區(qū)水資源可利用量的測(cè)算科學(xué)依據(jù)不很充分；水資源安全與生態(tài)需水、節(jié)水潛力、國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的量化關(guān)系需要研究。因此，開展自然變化和人類活動(dòng)影響下的水循環(huán)及水資源安全研究，具有十分重要的科學(xué)意義和研究?jī)r(jià)值。
總之，21世紀(jì)水科學(xué)的挑戰(zhàn)問(wèn)題是：迫切需要回答的科學(xué)問(wèn)題是陸地水循環(huán)演化格局、過(guò)程與機(jī)理，即：
·如何對(duì)水、碳和能量在土壤~植被~大氣界面交換中的變化進(jìn)行認(rèn)識(shí)？
·變化環(huán)境下的水文循環(huán)時(shí)空演化有哪些特征規(guī)律？如何識(shí)別和量化？
碳循環(huán)描述范文4
不知從何時(shí)起，在中國(guó)的互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)行業(yè)中“生態(tài)”一詞已經(jīng)悄然成為各類會(huì)上的關(guān)鍵詞，但很多時(shí)候與會(huì)者聽了一整場(chǎng)演講，卻還是無(wú)法描述清楚到底何為生態(tài)，更談不上對(duì)于生態(tài)圈建設(shè)的具體措施又有哪些。時(shí)至今日，“生態(tài)”好像已經(jīng)從一個(gè)熱詞變成了“講故事”的代名詞之一，我們需要用更冷靜的目光去審視互聯(lián)網(wǎng)公司擺在我們面前的一個(gè)個(gè)“生態(tài)”。
擬生態(tài)實(shí)驗(yàn)的啟示
談到生態(tài)的模擬和建設(shè)，無(wú)論在互聯(lián)網(wǎng)之下被講得多么神奇，一定都得從“生態(tài)”的基本概念出發(fā)來(lái)支撐具體的建設(shè)過(guò)程。移動(dòng)電競(jìng)想要真的發(fā)展成一個(gè)相對(duì)完善的擬生態(tài)體系，那么1987年在美國(guó)的亞利桑那州大沙漠上開始的“生態(tài)圈II號(hào)”會(huì)是一個(gè)非常好的比照。當(dāng)時(shí)，激進(jìn)的美國(guó)科學(xué)家把“地球”看做生態(tài)圈I號(hào)，而他們要模擬一個(gè)新的生態(tài)圈，來(lái)論證移居月球的可能性。
當(dāng)“生物圈II號(hào)”建成的時(shí)候，冷戰(zhàn)已經(jīng)結(jié)束人類暫時(shí)沒(méi)有了移居月球的壓力，但是圍繞擬生態(tài)的實(shí)驗(yàn)還是在1991年9月26日正式開啟。五個(gè)野生生態(tài)群落和兩個(gè)人工生態(tài)群落開始運(yùn)轉(zhuǎn)，超過(guò)4000種生物共同生活在“生物圈II號(hào)”之中。在科學(xué)家的預(yù)想之中，這些生物和周圍的環(huán)境最終將會(huì)實(shí)現(xiàn)物質(zhì)上的閉環(huán)和能量上的開環(huán)，穩(wěn)定和繁榮則是一個(gè)相對(duì)感性的認(rèn)知。既然如此多的公司選擇了“生態(tài)”作為形容詞，那么在互聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)中什么樣的閉環(huán)和開環(huán)才是生態(tài)建設(shè)的最終目標(biāo)就成了非常值得討論的問(wèn)題。
傳統(tǒng)電競(jìng)的警示
雖然科學(xué)家預(yù)想的穩(wěn)定和繁榮最終并沒(méi)能出現(xiàn)，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)自己在自然界規(guī)則認(rèn)識(shí)上的欠缺，還無(wú)法實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的閉環(huán)與能量的開環(huán)。而互聯(lián)網(wǎng)作為一個(gè)全新的世界，每分鐘都有新鮮事物產(chǎn)生，人們對(duì)其中的規(guī)則也始終處于摸索狀態(tài)，移動(dòng)電競(jìng)作為新生事物，其生態(tài)建設(shè)也是需要非常細(xì)致的規(guī)則來(lái)支撐的。這也是讓很多曾經(jīng)壯志凌云的生態(tài)建設(shè)者，最終卻沒(méi)能將自己的理想落地的根本原因所在。
移動(dòng)電競(jìng)從2014年被熱炒，到今天幾家互聯(lián)網(wǎng)巨頭都在著手嘗試建設(shè)自己的移動(dòng)電競(jìng)生態(tài)時(shí)，很多人都希望從傳統(tǒng)電競(jìng)?cè)〗?jīng)，但是當(dāng)回顧傳統(tǒng)電競(jìng)在中國(guó)的發(fā)展歷程時(shí)才會(huì)尷尬地發(fā)現(xiàn)，對(duì)于電子競(jìng)技而言，真正穩(wěn)定繁榮的生態(tài)從未真的形成。電競(jìng)行業(yè)每一次發(fā)展都只是資本熱潮的推動(dòng)，而當(dāng)潮水退去，留下的只是一片拼殺之后的斷壁殘?jiān)Ｗ罱囊淮纬睗q潮退正是自于直播平臺(tái)的興起。原始的資本傾軋更多映射出的只是失格的人性，主播在短時(shí)間之內(nèi)身價(jià)飆升，直播平臺(tái)之間互相挖角，甚至挖得有些職業(yè)選手放棄了比賽和俱樂(lè)部選擇坐進(jìn)直播間。
就像“生物圈II號(hào)”實(shí)驗(yàn)中，失控的螞蟻和蟑螂一樣，不穩(wěn)定的能量變化讓它們爆發(fā)然后毀滅，隨之而來(lái)的影響波及了整個(gè)生物圈。今天相信很多人已經(jīng)看到，直播平臺(tái)再經(jīng)歷了爆發(fā)之后，將會(huì)迎來(lái)你死我活的寒冬。在抵御寒冬的時(shí)候人們才會(huì)想起，如果在直播平臺(tái)、選手、俱樂(lè)部和賽事之間有更多的規(guī)則和利益劃分，參與各方就不只是在最基本的市場(chǎng)規(guī)律和商業(yè)邏輯支配下四處搏殺了。很多投入生態(tài)建設(shè)之中的資本，也被無(wú)意義的斗爭(zhēng)所消耗，白白失去了發(fā)展的大好時(shí)機(jī)。所以，在生態(tài)建設(shè)的過(guò)程之中，不僅要依靠自然與市場(chǎng)的規(guī)律，而需要有人站出來(lái)制定更為詳細(xì)的規(guī)則。
就從直播平臺(tái)來(lái)說(shuō)，因?yàn)橛辛嗽趥鹘y(tǒng)電競(jìng)之中的教訓(xùn)，所以移動(dòng)電競(jìng)的參與者更希望有詳實(shí)的規(guī)則來(lái)減少直播平臺(tái)對(duì)于俱樂(lè)部和選手的沖擊。采訪時(shí)張易加也表示：“我們現(xiàn)在從移動(dòng)電競(jìng)的生態(tài)去做規(guī)劃的時(shí)候，一開始就可以和直播平臺(tái)坐在一起共同規(guī)劃這些規(guī)則。包括我們?cè)诎鏅?quán)方面的收買，包括我們未來(lái)頭部的一些解說(shuō)也好，主播的培養(yǎng)方面也好，大家可以坐下來(lái)去探討，我們?nèi)ピO(shè)定一個(gè)利于行業(yè)發(fā)展的規(guī)則。”張易加還介紹目前KPL已經(jīng)和三家直播平臺(tái)（虎牙，龍珠，獅吼）確定了版權(quán)合作，并且后續(xù)還會(huì)與直播平臺(tái)共同培養(yǎng)選手和主播。
必要的規(guī)則制定者
除了直播平臺(tái)之外，與電競(jìng)產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)的每一個(gè)環(huán)節(jié)其實(shí)都有更細(xì)致的規(guī)則，在賽事體系中這些規(guī)則顯得尤其重要，因?yàn)殡姼?jìng)生態(tài)中的賽事鏈條就好像自然生態(tài)中的碳循環(huán)一樣重要，如果誰(shuí)說(shuō)想要在盤根錯(cuò)節(jié)的傳統(tǒng)電競(jìng)市場(chǎng)中重塑規(guī)則，那就必須得從賽事體系做起。即便強(qiáng)勢(shì)如騰訊和Riot Game依然是經(jīng)歷了6年的時(shí)間才讓《英雄聯(lián)盟》的賽事生態(tài)初具雛形――廠商收入通過(guò)眾籌與補(bǔ)貼進(jìn)入賽事與俱樂(lè)部，而最底層的用戶通過(guò)對(duì)于廠商和俱樂(lè)部的支持可以將資本持續(xù)不斷地流回源頭。《英雄聯(lián)盟》在Riot Game強(qiáng)勢(shì)干預(yù)之下，才實(shí)現(xiàn)了渠道的閉環(huán)（9月23日，Riot Game宣布S系列賽補(bǔ)貼俱樂(lè)部的新規(guī)，徹底打通了賽事產(chǎn)業(yè)鏈的資本循環(huán)），但受限于PC端的呈現(xiàn)形式資本上的開環(huán)卻依舊不夠好。
在國(guó)內(nèi)移動(dòng)端游戲的市場(chǎng)情況卻與PC端相差很大。整個(gè)手游市場(chǎng)中，騰訊如今已經(jīng)擁有超過(guò)五成市場(chǎng)份額，微信和手機(jī)QQ的宣發(fā)渠道也是獨(dú)此一家，所以從移動(dòng)電競(jìng)賽事體系起步之時(shí)，《王者榮耀》項(xiàng)目組就向外界傳達(dá)著比Riot Game更為強(qiáng)勢(shì)的態(tài)度――很多規(guī)則需要我們來(lái)制定。最基本的賽事規(guī)則體系張易加在采訪中也已經(jīng)講到，“我們希望把將來(lái)賽事商業(yè)化運(yùn)作中獲得的一些商業(yè)利益，可以和參與的戰(zhàn)隊(duì)進(jìn)行一定程度的分享。由此更好地鼓勵(lì)這些戰(zhàn)隊(duì)可以打出更專業(yè)的比賽，同時(shí)做出更多的造星運(yùn)動(dòng)，讓整個(gè)生態(tài)價(jià)值提升得更高。”
如此同時(shí)，騰訊在賽事對(duì)接直播平臺(tái)和衍生品內(nèi)容產(chǎn)出方上做出了很多不同于傳統(tǒng)電競(jìng)的調(diào)整，如果KPL能夠成功落地，也意味著整個(gè)“碳循環(huán)”的最終規(guī)則將會(huì)塵埃落定，生態(tài)圈中也有了最主要的一條循環(huán)線路。
共同參與的搭臺(tái)者
雖然“移動(dòng)電競(jìng)”依舊是以賽事體系作為核心，但是為了提高整個(gè)生態(tài)的穩(wěn)定性，就需要依靠移動(dòng)端的優(yōu)勢(shì)，把更多的想象空間提供給行業(yè)內(nèi)外想要參與其中的人們。對(duì)于生態(tài)建設(shè)而言，更多的參與者不僅代表著更多的能量和資本，也代表著更為穩(wěn)定的環(huán)境與對(duì)于外部沖擊的抵抗能力。
如果說(shuō)傳統(tǒng)電競(jìng)市場(chǎng)，更像簡(jiǎn)單的叢林法則，賽事之間對(duì)于市場(chǎng)的爭(zhēng)奪決定了各方勢(shì)力在叢林之中的地位，那么移動(dòng)電競(jìng)的市場(chǎng)，更像復(fù)雜的熱帶雨林，任何強(qiáng)者都有可能受到挑戰(zhàn)，而彼此之間的制衡與協(xié)作決定了誰(shuí)可以在整個(gè)熱帶雨林中活得更久。
在美國(guó)各大職業(yè)聯(lián)賽的體系之中，我們同樣可以看到ESPN代表著虛擬衍生內(nèi)容市場(chǎng)的循環(huán)，Nike代表著實(shí)體衍生內(nèi)容市場(chǎng)的循環(huán)，社區(qū)活動(dòng)則帶著文化衍生內(nèi)容的循環(huán)。而這些衍生內(nèi)容所涉及的龐大人群，讓本身的賽事體系得到更穩(wěn)定繁榮的運(yùn)行。而電子競(jìng)技在移動(dòng)端的登錄已經(jīng)有了占領(lǐng)下一代年輕人主流娛樂(lè)生活的趨勢(shì)，那么所有以年輕人作為目標(biāo)群體的廠商就都有機(jī)會(huì)參與到這個(gè)移動(dòng)電競(jìng)的大生態(tài)之中。如此龐大的市場(chǎng)，即便是騰訊這樣的企業(yè)也必須要考慮如何與別人更好的分享利益，而不是把移動(dòng)電競(jìng)做成一個(gè)封閉的王國(guó)。
用張易加的話來(lái)講，騰訊更希望自己是扮演一個(gè)“搭臺(tái)者”的角色。而在“生活圈II號(hào)”失敗的直接原因就在支撐整個(gè)生物圈的“舞臺(tái)”上，混凝土構(gòu)件額外的吸收了大量的碳，直接導(dǎo)致生態(tài)的崩塌。由此可見(jiàn)，一個(gè)適宜移動(dòng)電競(jìng)生態(tài)的“舞臺(tái)”是多么的重要。這個(gè)舞臺(tái)應(yīng)該是那些已經(jīng)矗立百年的大樹，既是能量轉(zhuǎn)化的樞紐也是各類生物生存的平臺(tái)，只有這樣的“舞臺(tái)”才能為移動(dòng)電競(jìng)的雨林生態(tài)提供更多的可能性。
從這次KPL騰訊與“榮耀”的合作開始，騰訊的渠道和數(shù)據(jù)就像是移動(dòng)電競(jìng)之外的舞臺(tái)，為更多玩法的出現(xiàn)與更多參與者的加入提供了可能性，同時(shí)并不會(huì)直接影響移動(dòng)電競(jìng)本身。在內(nèi)容衍生品市場(chǎng)中，類似《魚嘴滑舌》這樣的視頻制作方，可以得到官方的資源與支持，讓觀眾可以圍繞《王者榮耀》看到更多元的內(nèi)容。此外，張易加在采訪中還講到，“除了與‘榮耀’在手機(jī)領(lǐng)域的合作，我們也構(gòu)架了一個(gè)更寬的合作框架，希望能和傳統(tǒng)的快銷品牌，包括其他的品牌進(jìn)行某種方式的合作。通過(guò)和合作伙伴的力量和一些資源的互換，展開商業(yè)模式上的探討和合作，共同把這個(gè)電競(jìng)賽事體系的影響力做得足夠大，這是我們這方面的總體想法。”
移動(dòng)電競(jìng)的開閉環(huán)
在前文，我們提到了移動(dòng)電競(jìng)中騰訊的兩重身份，規(guī)則制定者與搭臺(tái)者。這兩個(gè)看上似乎有些矛盾的身份，其實(shí)代表了移動(dòng)電競(jìng)生態(tài)建設(shè)之中的兩個(gè)階段，而兩個(gè)階段的分水嶺就是這次KPL職業(yè)聯(lián)賽的舉行。
最高級(jí)別的職業(yè)聯(lián)賽開始之前，就好像“生物圈II號(hào)”的論證階段，科學(xué)家們需要提出更多更可行的規(guī)則；從KPL職業(yè)聯(lián)賽正式啟動(dòng)開始，搭臺(tái)工作才能算真正開始，正如張易加所言，“未來(lái)的一年會(huì)是一個(gè)關(guān)鍵的窗口期，生態(tài)合作伙伴進(jìn)來(lái)的時(shí)候，會(huì)觀察能不能得到他該享受的權(quán)益，或者確認(rèn)下一步還可以得到他想要的東西。如果說(shuō)大家覺(jué)得這個(gè)規(guī)則做得好的話，可能會(huì)有很多的合作伙伴獲得他們自己期望獲得的東西，他們就會(huì)在明年持續(xù)投入，同時(shí)帶更多其他人來(lái)。”最終KPL能夠吸引多少人來(lái)一起參與到和《王者榮耀》相關(guān)的移動(dòng)電競(jìng)領(lǐng)域，就要看作為“搭臺(tái)者”的騰訊，到底能提供一個(gè)怎樣的舞臺(tái)。
至于這個(gè)搭臺(tái)的過(guò)程需要持續(xù)多久，我們現(xiàn)在還不得而知，但是相對(duì)于傳統(tǒng)電競(jìng)，移動(dòng)電競(jìng)在啟動(dòng)的時(shí)候就擁有了相對(duì)良好的規(guī)則體系，在搭臺(tái)的過(guò)程中試錯(cuò)的時(shí)間相信也會(huì)減少很多。多則兩年，少則一年，也許就能看到一個(gè)初具規(guī)模的移動(dòng)電競(jìng)“舞臺(tái)”呈現(xiàn)在人們面前了，那時(shí)的《王者榮耀》會(huì)更像今年S系列之后的《英雄聯(lián)盟》。
當(dāng)然，這樣的形態(tài)絕非移動(dòng)電競(jìng)生態(tài)的最終形態(tài)，如果希望市場(chǎng)做得夠大，內(nèi)容產(chǎn)出足夠豐富，那么騰訊就必須得抽身于移動(dòng)電競(jìng)生態(tài)之外。就像張易加在專訪最后提到的一樣，“我們實(shí)際上是起到管控的作用，很多東西到我們這里來(lái)報(bào)備一下，或者是審批一下，我確認(rèn)一下這個(gè)東西。”這個(gè)抽身的過(guò)程之中，就必須要把生態(tài)之中的渠道做得更穩(wěn)，讓內(nèi)容和資本在內(nèi)容產(chǎn)出者與內(nèi)容消費(fèi)之間充分的流動(dòng)。
美國(guó)科學(xué)家對(duì)于“生物圈II號(hào)”的愿望，對(duì)于移動(dòng)電競(jìng)而言同樣可行，那就是“渠道上的閉環(huán)與資本上的開環(huán)”，渠道的閉環(huán)讓每一個(gè)參與移動(dòng)電競(jìng)的伙伴都明確地知道自己的位置和作用，而資本的流入與流出可以在渠道內(nèi)源源不斷的產(chǎn)生內(nèi)容以供消費(fèi)。
碳循環(huán)描述范文5
一、等值線圖——由此及彼，遷移發(fā)散
與自然地理相關(guān)的等值線主要有等高（深）線、等溫線、等壓線、等降水量線等，其中等高線是等值線的基礎(chǔ)，其他等值線都是由其演化來(lái)的。等值線的判讀要以等高線為基礎(chǔ)總結(jié)方法與規(guī)律，然后由此及彼運(yùn)用到其他等值線的判讀中。
【圖表解讀】等值線的共同特征：同線等值；全圖等距（等值距）；等值線是封閉的曲線，但在圖幅有限范圍內(nèi)不一定全部閉合；兩條等值線不能相交（等高線圖中的陡崖處除外）；等值線疏密反映表達(dá)要素?cái)?shù)值變化的快慢。
【方法技巧】等值線圖判讀要領(lǐng)——五讀一分析。
讀數(shù)值：同線等值、全圖等距（等值距）；相鄰兩線相差一個(gè)等值距或數(shù)值相等；河谷兩側(cè)等高線對(duì)稱分布；最高、最低值及其位置。
讀延伸方向：等值線的延伸方向表明等值線數(shù)值變化的大致趨勢(shì)及其影響因素，如等高線走向受地形、地勢(shì)影響；等溫線走向受太陽(yáng)輻射、大氣環(huán)流、海陸、地形、洋流等因素影響。
讀彎曲狀況：凸高為低——等值線向高值一側(cè)凸，數(shù)值小；凸低為高——等值線向低值方向凸，數(shù)值大。可添加輔助線（垂線法、切線法）判斷等值線彎曲處數(shù)值的大小。平直——影響因素相對(duì)簡(jiǎn)單；彎曲——影響因素相對(duì)復(fù)雜。
讀疏密程度：線密差值大，線疏差值小。
讀局部閉合：介于兩等值線間的異常區(qū)域，其數(shù)值“大于大的，小于小的”，即如果閉合等值線與相鄰兩線中的較小數(shù)值相等，則閉合區(qū)域低于較小數(shù)值；閉合等值線與相鄰兩線中的較大數(shù)值相等，則閉合區(qū)域高于較大數(shù)值。
分析成因：等值線的延伸、彎曲、疏密、閉合受多種因素的影響，要根據(jù)等值線表達(dá)要素的特點(diǎn)，調(diào)用相關(guān)原理分析其成因。
1.等高線地形圖
【例1】
圖1
（1）判斷地形類型
據(jù)此可以對(duì)圖1中主要的地形類型做出判斷。
（2）等高線地形圖與區(qū)域底圖疊加的綜合判讀
根據(jù)經(jīng)緯度、海陸位置等信息判斷區(qū)域所屬的氣候類型及其特征，與地形信息疊加可以分析判斷河流水文、水系特征以及植被、土壤類型等。綜合考慮地形、氣候、河流等自然因素，可以推斷人口、城市的分布，還可對(duì)水利工程（水庫(kù)、引水路線）、農(nóng)業(yè)布局、交通運(yùn)輸選線設(shè)點(diǎn)進(jìn)行決策分析，進(jìn)而可判斷區(qū)域生態(tài)環(huán)境問(wèn)題（水土流失、荒漠化等），為區(qū)域可持續(xù)發(fā)展提出合理化的建議。如圖1江南丘陵地區(qū)地形以低山丘陵為主，在亞熱帶季風(fēng)氣候條件下流水侵蝕作用強(qiáng)烈。坡地墾荒等不合理的人類活動(dòng)易加劇水土流失，因此發(fā)展立體農(nóng)業(yè)是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的有效措施。圖1中鄭渝高鐵的兩個(gè)選線方案中，方案①沿線地勢(shì)起伏較小，施工難度較小，投資較少；方案②沿線地勢(shì)起伏較大，但人口、城市較少，征地費(fèi)用較低。圖1中所示的峽谷地區(qū)利用有利地形修建了大型水利工程，如小浪底水庫(kù)、三峽工程。
2.等壓線圖
【例2】簡(jiǎn)易天氣圖的判讀
圖2
（1）判斷風(fēng)向、風(fēng)力
風(fēng)向：先畫出氣壓梯度力（由高壓指向低壓，垂直于等壓線），再結(jié)合地轉(zhuǎn)偏向力可確定風(fēng)向，要注意高空風(fēng)與近地面風(fēng)的區(qū)別。風(fēng)力：同幅圖中等壓線密集風(fēng)速大，稀疏風(fēng)速小，不同圖幅中要比較單位距離的氣壓差異。
（2）判斷氣壓場(chǎng)，分析天氣特征及其變化
分析天氣特征及其變化時(shí)，在低壓槽部位應(yīng)先畫出槽線兩側(cè)的風(fēng)向，進(jìn)而根據(jù)氣團(tuán)性質(zhì)和勢(shì)力大小判斷鋒面類型，由此可推斷雨區(qū)位置、降水特點(diǎn)。如圖2中M處為暖鋒，N處為冷鋒。
二、示意圖——抓住聯(lián)系，層層推理
示意圖是用簡(jiǎn)明形象的圖形來(lái)表示某種地理事物的概念和結(jié)構(gòu)，或說(shuō)明內(nèi)容復(fù)雜的地理事物的成因、原理、空間分布和發(fā)展演變規(guī)律的圖形。常見(jiàn)的示意圖有以下三種：
1.原理示意圖
【圖表解讀】地理原理示意圖是指反映地理成因、原理和規(guī)律的圖形，如地球公轉(zhuǎn)示意圖、太陽(yáng)光照示意圖、熱力環(huán)流示意圖、近地面風(fēng)和高空風(fēng)示意圖、冷（暖）鋒與天氣示意圖、氣旋（反氣旋）的形成及其天氣示意圖、板塊邊界與大地構(gòu)造地貌示意圖、背斜和向斜示意圖等。
【方法技巧】地理原理示意圖判讀關(guān)鍵。
（1）判斷推理：正確理解示意圖表達(dá)的原理內(nèi)涵，透析各組圖部分的原理依據(jù)及各部分間的因果、邏輯關(guān)系。
（2）圖文互譯：用簡(jiǎn)潔的文字表述示意圖蘊(yùn)含的地理原理規(guī)律（以文釋圖）；將抽象的原理示意圖轉(zhuǎn)化為形象的概念圖、關(guān)聯(lián)圖、過(guò)程圖等變式形式（以圖釋圖）。
【例3】“近地面風(fēng)與高空風(fēng)”圖文互譯
水平氣壓梯度力是形成風(fēng)的直接原因。高空風(fēng)受水平氣壓梯度力和地轉(zhuǎn)偏向力兩個(gè)力作用，當(dāng)二力平衡時(shí)，風(fēng)向穩(wěn)定、與等壓線平行。近地面風(fēng)受水平氣壓梯度力、地轉(zhuǎn)偏向力和摩擦力三個(gè)力作用，當(dāng)三力平衡時(shí)，風(fēng)向穩(wěn)定、與等壓線斜交。
2.過(guò)程示意圖
【圖表解讀】地理過(guò)程示意圖是指反映地理事物的時(shí)間、空間變化過(guò)程及規(guī)律的圖形。常見(jiàn)的有大氣受熱過(guò)程示意圖、巖石圈物質(zhì)循環(huán)示意圖、水循環(huán)示意圖、碳循環(huán)示意圖、河流流量變化示意圖等。需要指出的是：地理過(guò)程示意圖也可用關(guān)聯(lián)圖或數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)圖的形式來(lái)表達(dá)。
【方法技巧】過(guò)程示意圖的判斷思路：讀圖名、圖例，鎖定表達(dá)主題與要素構(gòu)成理清地理事物發(fā)展變化的線索及主要環(huán)節(jié)分析地理事物發(fā)展變化的原因及其影響。
【例4】據(jù)圖描述南美洲南部地理環(huán)境形成與演變過(guò)程。
圖3
從圖3看出，該地區(qū)地理環(huán)境演變的線索為：板塊運(yùn)動(dòng)地形氣候植被自然帶。演變過(guò)程：板塊碰撞擠壓形成高大山脈；山脈阻擋西風(fēng)深入，東側(cè)降水減少，形成半干旱氣候，植被逐漸演化為溫帶草原、溫帶荒漠。
碳循環(huán)描述范文6
關(guān)鍵詞：海河流域；陸面過(guò)程；地下水開采；水循環(huán)；模擬研究
中圖分類號(hào)：P641 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1672-1683（2016）04-0054-06
Abstract：By improving the hydrological parameterization schemes of the land surface model （CLM3.5） using the Distributed Time Variant Gain Model（DTVGM） which was developed independently，embedding a module which reflects the impact of groundwater exploitation on water cycle process，considering domestic water，industrial water and ecological water，a large-scale land water cycle model was developed which could describe the nature and human process of a basin.The Haihe River Basin where groundwater is extracted seriously was chosen as the study area，using high spatial and temporal resolution meteorological element data sets of China established by the Institute of Tibetan Plateau as atmospheric forcing drivers，this paper conducted simulation test for the water cycle process in 1980-2010 in the Haihe River Basin， and analyzed the impacts of groundwater exploitation activities on the water cycle process.The results showed that：groundwater exploitation caused the decrease in runoff and soil moisture in the overall basin；the evapotranspiration in the overall basin increased， and the spatial variation of water cycle elements was large.
Key words：the Haihe River Basin；land surface processes；groundwater exploitation；water cycle；simulation
近年來(lái)，人類對(duì)水資源的開發(fā)利用日趨廣泛，極大地?cái)_亂了自然水循環(huán)過(guò)程。尤其在地表水資源量無(wú)法滿足用水需求或地表水污染嚴(yán)重的地區(qū)，持續(xù)開采地下水不但會(huì)造成地面沉降、濕地減少、海水入侵以及地下水污染，而且會(huì)導(dǎo)致陸地水資源的枯竭[1-2]，同時(shí)由于更多的水分被抽取至地表，引起局地土壤濕度和地面溫度的變化，進(jìn)而影響水循環(huán)過(guò)程[3-7]。因此，考慮地下水開采活動(dòng)對(duì)流域水循環(huán)影響研究是十分必要的。
已有很多學(xué)者就地下水開采活動(dòng)對(duì)水循環(huán)的影響進(jìn)行了研究探索：束龍倉(cāng)和Xunhong Chen以內(nèi)布拉斯加州普拉特河谷為例，采用Visual MODFLOW研究了地下水開采對(duì)河流流量衰減的影響，認(rèn)為地下水位高出河水位的值越大，抽水對(duì)河流基流量減少的影響越明顯，對(duì)河流滲漏增加的影響微弱[8]；賈仰文等綜合考慮水文氣象、地下水開采、南水北調(diào)等因素的影響，建立了海河流域二元水循環(huán)模型，得出不同規(guī)劃水平年水資源管理推薦方案[9-10]；王中根等針對(duì)海河流域的地下水超采問(wèn)題，利用較為成熟的流域地表水模型SWAT與地下水模型MODFLOW構(gòu)建了海河流域地表水與地下水耦合模型，用于評(píng)估地下水開采對(duì)流域水資源的影響[11]。這些模型主要基于水量平衡，側(cè)重于對(duì)降雨徑流和水分收支的模擬與計(jì)算，缺乏對(duì)能量平衡的考慮，無(wú)法表達(dá)陸氣界面的水氣能量交換過(guò)程[12]。雖然水文模型研究在耦合社會(huì)經(jīng)濟(jì)水循環(huán)、嵌入人類活動(dòng)模塊方面有了一定進(jìn)展，但是為了適應(yīng)全球氣候變化研究，水文模型還需要從大尺度和高精度模擬方向進(jìn)行新的突破[13]。陸面過(guò)程模式作為水文模型和氣候模型聯(lián)系的橋梁，可以作為大尺度水文模型發(fā)展的基礎(chǔ)。耦合陸面過(guò)程模式和水文模型可以保留水文模型的水量平衡模擬方法，尤其是產(chǎn)匯流過(guò)程等，而能量平衡、植被作用等采用陸面模式參數(shù)化方案進(jìn)行描述，以此改善陸面模式對(duì)水文過(guò)程描述的不足，提高模式模擬預(yù)報(bào)的精度。
由于受到地下水農(nóng)業(yè)灌溉、河道取用水等高強(qiáng)度人為活動(dòng)的影響，海河流域地表產(chǎn)匯流非線性特征明顯，水文過(guò)程模擬的不確定性較大。夏軍等[14]結(jié)合水文非線性系統(tǒng)方法與分布式流域水文模擬技術(shù)自主研發(fā)了一種分布式時(shí)變?cè)鲆嫠哪Ｐ停―TVGM），其特點(diǎn)在于能模擬人類活動(dòng)影響下的降雨、徑流等水文變量之間非線性關(guān)系[15]，對(duì)下墊面實(shí)時(shí)反應(yīng)能力較強(qiáng)，尤其在海河、黑河、黃河等半干旱-半濕潤(rùn)流域的模擬效果較好，且計(jì)算消耗小[16]。因此，本研究利用DTVGM的產(chǎn)流機(jī)制改進(jìn)CLM3.5的產(chǎn)流過(guò)程，同時(shí)嵌入地下水開采對(duì)流域水循環(huán)影響的模塊，并考慮經(jīng)濟(jì)社會(huì)用水，構(gòu)建能夠描述流域自然-人文過(guò)程的大尺度陸地水循環(huán)模型（CLM-DTVGM），然后以中國(guó)科學(xué)院青藏高原研究所基于Princeton 再分析數(shù)據(jù)建立的一套中國(guó)區(qū)域高時(shí)空分辨率地面氣象要素?cái)?shù)據(jù)集作為大氣強(qiáng)迫驅(qū)動(dòng)，設(shè)置兩種模式（無(wú)人類活動(dòng)影響S1和僅考慮開采地下水S2），對(duì)海河流域過(guò)去30年的地表徑流、蒸散發(fā)和土壤濕度進(jìn)行模擬，分析地下水開采活動(dòng)對(duì)海河流域水循環(huán)過(guò)程的影響。
1 研究區(qū)和數(shù)據(jù)介紹
1.1 研究區(qū)
海河流域（圖1）位于東經(jīng)112°-120°，北緯35°-43°之間，總面積約31.8萬(wàn)km2。按照流域西北高，東南低的地勢(shì)，大致可分高原、山地和平原三種地貌類型。流域西部和北部的高原及山地占流域總面積的60%，流域東部和南部以農(nóng)田為主，也是主要的人口居住地，占流域總面積的40%。海河流域多年平均降水量為539 mm，自20世紀(jì)50年代以來(lái)，降水總體上呈現(xiàn)逐步減少的趨勢(shì)。流域年平均氣溫為10.8 ℃，年內(nèi)變化較為平緩。海河流域作為嚴(yán)重的資源性缺水地區(qū)，水資源供需矛盾十分突出，用不足全國(guó)1.3%的水資源量，承擔(dān)著全國(guó)11%的耕地面積和10%人口用水任務(wù) [17]。由于流域內(nèi)地表水資源非常匱乏，主要通過(guò)開采地下水進(jìn)行灌溉，區(qū)內(nèi)已形成大范圍常年性淺層地下水位降落漏斗，地下水超采是地下水位下降的主導(dǎo)原因[18]。近50年來(lái)，海河流域累計(jì)超采地下水高達(dá)1 900 億m3，目前地下水年開采量約占流域總供水量的2/3[19]。大范圍超采活動(dòng)已使海河流域地下水處于不可持續(xù)狀態(tài)，嚴(yán)重威脅該地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展。
1.2 數(shù)據(jù)介紹
已有的可用于陸面過(guò)程模式輸入的再分析數(shù)據(jù)產(chǎn)品，在中國(guó)區(qū)域上往往存在著系統(tǒng)偏差，如以Princeton 數(shù)據(jù)。因此，本研究采用中國(guó)科學(xué)院青藏高原研究所開發(fā)的中國(guó)區(qū)域的長(zhǎng)時(shí)間序列、高時(shí)空分辨率的陸面模式驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)，簡(jiǎn)稱ITPCAS數(shù)據(jù)集。該套數(shù)據(jù)以國(guó)際上現(xiàn)有的Princeton 再分析資料、GEWEX-SRB 輻射資料以及TRMM 降水資料為基礎(chǔ)，利用中國(guó)氣象局常規(guī)氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行校正以消除系統(tǒng)偏差，并通過(guò)空間降尺度的方式，得到最高時(shí)間分辨率為3 h、最高水平空間分辨率為0.1°的再分析數(shù)據(jù)（包含近地面氣溫、近地面氣壓、近地面空氣比濕、近地面全風(fēng)速、地面向下短波輻射、地面向下長(zhǎng)波輻射、地面降水率）[20]，可以滿足國(guó)內(nèi)陸面過(guò)程研究的需要。
經(jīng)濟(jì)社會(huì)數(shù)據(jù)為2000年的數(shù)據(jù)。其中人口、GDP、農(nóng)田面積數(shù)據(jù)是基于國(guó)家統(tǒng)計(jì)局城市社會(huì)經(jīng)濟(jì)調(diào)查總隊(duì)編纂出版的《中國(guó)城市統(tǒng)計(jì)年鑒2000》，并由中國(guó)科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心（/english/default.asp）處理為分辨率1 km×1 km的柵格數(shù)據(jù)。這組數(shù)據(jù)在本研究中被處理為0.25°×0.25°的分辨率，以適應(yīng)陸面模式的要求。
工業(yè)、生活和農(nóng)業(yè)的單位用水?dāng)?shù)據(jù)來(lái)自《中國(guó)水資源公報(bào)2000》（表1），并且在流域內(nèi)保持固定不變。
2 研究方法
2.1 模型介紹
CLM3.5模式是NCAR的新一代陸面過(guò)程模式，是在CLM3.0的基礎(chǔ)上對(duì)陸面參數(shù)和水文過(guò)程加以改進(jìn)，引進(jìn)并完善了徑流、地下水、碳循環(huán)和凍土過(guò)程，其具體物理過(guò)程在文獻(xiàn)中有較為詳盡的描述[21-22]。CLM3.5原有的地表產(chǎn)流采用TOPMODEL模型中的SIMTOP參數(shù)化方案，即根據(jù)蓄滿產(chǎn)流和超滲產(chǎn)流的機(jī)制來(lái)計(jì)算，其中關(guān)鍵參數(shù)是計(jì)算單元的飽和因子，其依賴表層土壤的不透水面積，計(jì)算較為復(fù)雜。
本研究采用DTVGM模型的時(shí)變?cè)鲆嬉蜃觼?lái)改進(jìn)CLM3.5中的產(chǎn)流模型，即考慮降雨徑流的非線性關(guān)系，以及產(chǎn)流過(guò)程中土壤濕度不同引起的產(chǎn)流量變化，通過(guò)時(shí)變?cè)鲆嬉蜃雍?jiǎn)化了水文循環(huán)系統(tǒng)的輸入輸出之間復(fù)雜的非線性關(guān)系，達(dá)到與一般Volterra泛函級(jí)數(shù)相同的模擬效果。
在對(duì)CLM3.5產(chǎn)流模塊改進(jìn)的基礎(chǔ)上，構(gòu)建人類活動(dòng)影響概化模型（圖2），并成功嵌入CLM-DTVGM中。為了滿足每個(gè)時(shí)間步長(zhǎng)內(nèi)的總需水量Dt，人類需要從附近的河流和含水層汲取水源，從河流中和含水層汲取的水量分別記為Qs和Qg，而開采的水資源量主要用于人類生活Dd、工業(yè)生產(chǎn)Di和農(nóng)業(yè)灌溉Da三個(gè)方面。其中，生活和工業(yè)用水主要消耗于蒸發(fā)，而剩余的水量作為廢水（Dg）返回河道；農(nóng)業(yè)灌溉用水則作為有效降水降落到土壤表面，并繼續(xù)參加隨后的產(chǎn)流等計(jì)算過(guò)程。
在圖2中的水資源開采部分，從河流汲取的地表水供水量Qs在CLM3.5中主要從每個(gè)格點(diǎn)的總徑流（地表徑流與地下徑流之和）中扣除；而從含水層中汲取的地下水供水量Qg是在計(jì)算陸地水儲(chǔ)量時(shí)扣除，因此有：
在圖2中的水資源利用部分，工業(yè)和生活產(chǎn)生的廢水量Dg視為α（Di+Dd），且被直接從模式格點(diǎn)柱內(nèi)移除，不再參與格點(diǎn)柱內(nèi)的計(jì)算（α為工業(yè)和生活用水中返回河道的廢水比例），而模式中的蒸發(fā)量相應(yīng)地增加（1-α）×（Di+Dd），到達(dá)地表的有效降水量也因灌溉而增加Da。
基于這種人類活動(dòng)影響概化模型，模擬設(shè)置了兩種情景：無(wú)人類活動(dòng)影響（S1）、考慮開采地下水（S2）。通過(guò)比較兩種情景的模擬結(jié)果，可以探討人類對(duì)水資源開采利用對(duì)水循環(huán)過(guò)程產(chǎn)生的影響。本次模擬的區(qū)域范圍設(shè)為112°-120°E，35°-43°N，時(shí)間范圍是1980年-2010年，輸入數(shù)據(jù)空間分辨率為0.1°×0.1°，輸出數(shù)據(jù)的空間分辨率為0.5°×0.5°。其中，需水量采用2000年統(tǒng)計(jì)值（表1）。
2.2 參數(shù)率定與模型驗(yàn)證
DTVGM 模型的參數(shù)見(jiàn)表2，在進(jìn)行數(shù)值模擬前需根據(jù)實(shí)測(cè)流量資料進(jìn)行參數(shù)率定。本文采用海河流域?yàn)纯h和觀臺(tái)水文站的實(shí)測(cè)流量資料率定上述參數(shù)。圖3為灤縣站（1997年-2006）和觀臺(tái)站（1997年-2006）實(shí)測(cè)及模擬年徑流過(guò)程，可以看出實(shí)測(cè)和模擬年徑流過(guò)程總體上一致，率定的參數(shù)能夠有效地模擬研究區(qū)域的徑流過(guò)程。
3 結(jié)果分析
3.1 兩種情景下海河流域年平均徑流深時(shí)空變化
基于S1和S2兩種情景模式，由CLM-DTVGM對(duì)海河流域1980年-2010年徑流進(jìn)行模擬，得到地下水開采活動(dòng)影響下的海河流域多年平均徑流深空間分布變化情況）如圖4、圖5）。兩種情景下海河流域多年平均徑流深整體分布趨勢(shì)大致相同：從西北至東南逐漸增大，其中平原區(qū)和入海口處徑流較大，山區(qū)徑流較小；S2比S1情景下徑流深有所減少，尤其是在東部平原區(qū)變化較為明顯，這與東部平原區(qū)地下水開采較為嚴(yán)重有關(guān)。
3.2 兩種情景下海河流域年平均蒸散發(fā)時(shí)空特征
基于S1和S2兩種情景模式，由CLM-DTVGM對(duì)海河流域1980年-2010年蒸散發(fā)進(jìn)行模擬，得到多年平均蒸散發(fā)空間分布情況（圖6、圖7）可以看出從西北到東南，兩種情景下海河流域多年平均蒸散發(fā)逐漸增大，這與海河流域降雨的空間分布呈現(xiàn)出較好的一致性。考慮地下水開采活動(dòng)后，局部地區(qū)尤其在平原區(qū)的取用水高值區(qū)和入海口地區(qū)，蒸發(fā)變異更明顯。
3.3 兩種情景下海河流域土壤濕度時(shí)空特征
S1和S2兩種情景下，海河流域1980年―2010年多年平均土壤濕度（地表以下3.43 m）空間分布模擬結(jié)果如圖8、圖9所示，可以看出兩種情景下多年平均土壤濕度空間特征基本一致，其中山區(qū)偏低，東北、西部及西南較高，總體表現(xiàn)為東北、西南高于中部地區(qū)，這主要受氣溫和降水空間分布的影響。考慮地下水開采活動(dòng)后，研究區(qū)局部的土壤濕度有較為明顯的變化，整個(gè)流域呈降低現(xiàn)象，在平原取用水高值區(qū)降低程度較為明顯。
4 結(jié)論和討論
本研究采用構(gòu)建的CLM-DTVGM和中國(guó)科學(xué)院青藏高原所氣候驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)集，選用無(wú)人類活動(dòng)影響和考慮開采地下水兩種情景，對(duì)過(guò)去30年海河流域地表徑流、蒸散發(fā)和土壤濕度變化進(jìn)行模擬分析，得到如下結(jié)論：地下水開采導(dǎo)致海河流域地表徑流整體上呈減少趨勢(shì)，但在不同空間分布上影響程度不同，其中東部平原區(qū)地表徑流減少較為明顯；地下水開采導(dǎo)致流域蒸散發(fā)整體上呈增加趨勢(shì)，但平原區(qū)的取用水高值區(qū)和入海口地區(qū)蒸散發(fā)呈減少趨勢(shì)；地下水開采導(dǎo)致海河流域土濕整體上呈下降趨勢(shì)，考慮地下水開采活動(dòng)后，研究區(qū)局部的土壤濕度有較為明顯的變化，其中在研究區(qū)東北部和西部山區(qū)土壤濕度有一定增加，平原取用水高值區(qū)土壤濕度降低。
Zou等[23]用采用CLM3.5陸面參數(shù)化方案的區(qū)域氣候模式RegCM4對(duì)海河流域1970年-2000年的陸面過(guò)程進(jìn)行了模擬，得到的多年平均地表徑流約為48.8 mm。本研究不考慮人類活動(dòng)過(guò)程的情景下模擬的多年平均地表徑流約為35 mm，略小于Zou等模擬結(jié)果。不過(guò)，本研究模擬時(shí)期為1980年-2010年，屬于氣候變暖和人類活動(dòng)加劇時(shí)期，海河流域地表徑流已經(jīng)呈現(xiàn)了減少的趨勢(shì)[24]，所以本文模擬結(jié)果也相對(duì)合理的。Zou等模擬的多年平均蒸散發(fā)為534.7 mm，本研究不考慮人類活動(dòng)過(guò)程的情景下模擬的多年平均蒸散發(fā)為440 mm，蒸散發(fā)模擬偏小可能與近年來(lái)海河流域地表徑流減少有關(guān)，與徑流的模擬結(jié)果保持一致，并且2006年研究資料顯示海河流域多年平均蒸散發(fā)為425.4 mm[25]，進(jìn)一步驗(yàn)證了模擬結(jié)果的可靠性。
實(shí)際上，海河流域地表徑流、蒸散發(fā)和土濕變化的原因很復(fù)雜，包括降雨量減少，氣溫增加等氣候變化以及水資源過(guò)度開發(fā)利用等，在今后的研究中還應(yīng)設(shè)置不同的模擬情景，分析其他要素對(duì)水循環(huán)過(guò)程的影響。
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