2011年4月27日，清华大学杨大文教授应邀来我院作了题为“流域生态水文过程观测与模拟”的报告。我院博士、硕士研究生以及其他兄弟院系的同学踊跃参与了本次报告。报告主要包括五个方面的内容：①生态水文过程观测及机理分析；②流域生态水文宏观规律分析；③生态水文模拟方法研究；④气候变化的生态水文响应分析；以及⑤流域生态水文学的研究思路。
杨教授首先谈到了流域生态水文过程研究的背景。指出，水循环是一切水问题的科学基础，生态与水文过程相互作用是流域水循环的关键环节，气候变化的流域生态水文响应研究是水文学的前沿和热点；流域生态与水文过程之间存在着复杂的相互作用，气候是二者的主要驱动力之一，气候变化下的流域水资源变化，要求我们必需研究生态过程与水文过程的耦合作用。在生态水文过程观测及机理分析方面，杨教授就在哪里观测、观测什么和揭示什么机理三个方面作了回答。他指出，生态水文过程的观测主要在水资源消耗区、形成区和变化剧烈地区，水、热、碳、氮在土壤—植物—大气系统的迁移转化过程和土壤植被大气的状态变化过程是观测的主要对象；观测的目的在于，揭示各种通量的变化特征、他们之间的耦合关系以及通量与状态之间的耦合关系。随后教授结合其在缺水地区的几个生态水文过程观测实例着重讲解了农田生态水文过程和自然流域水文过程的观测与机理研究。
流域生态水文宏观规律分析方面，杨教授指出其核心问题是气候、水文(总径流、地表和地下径流)、植被覆盖(总植被、森林和非森林覆盖)之间的关系。其分析方法：统计分析和逐步回归。通过建立径流变化与降雨、气温、土壤水(前期降雨)变化的定量关系，从而分析得到气候因子变化对流域年总径流的影响程度 ；同样，通过建立植被变化与降雨、日照、气温、土壤水变化的定量关系，进而反映了气候变化对植被覆盖之间的关系。杨教授同时结合对澳洲和中国大量流域的研究实例作了形象的阐述。初步得出，我国北方流域生态水文(径流、蒸散发、NDVI) 对气候变化较为敏感。
在生态水文模拟方法方面，杨教授分别为大家介绍了水文过程改进的路面模型（HELP）、HELP与作物模型的耦合(HELP-C)和区域尺度的生态水文模型。首先介绍了水循环、碳循环和能量传输三者之间的相关关系，以及基于此所开发的HELP模型。通过田间尺度实测数据的验证，认为HELP能够准确模拟λE和NEE，为区域尺度水分及碳循环的模拟提供了可靠的工具。同时，结合作物的生长过程，建立了HELP与作物模型的耦合模型(HELP-C)。验证结果表明，HELP-C能较好模拟生物量和叶面积指数，能量通量、CO2通量及土壤水分，为预测未来气候变化对灌区蒸散发及粮食产量的影响提供了工具。随后，杨教授介绍了结合HELP模型和HELP-C模型的区域尺度的生态水文模型，分别用于历史变化的模拟和未来变化的预测。同时介绍了，该模型在灌区蒸散发变化过程、不同年代水量平衡特征和碳平衡要素的年际化方面的模拟和预测结果。
在气候变化和生态水文响应方面，教授就基于流域水热耦合平衡方程的气候弹性分析和区分气候变化和人类活动对径流的影响等方面作了介绍。首先，基于流域水热平衡方程，通过数学推导建立年径流弹性与气候变化的数学关系式，并用于气候因子变化对年径流的影响预测。区分气候变化和人类活动对径流的影响的核心问题是径流锐减的气候变化和人类活动的各有多少。杨教授以官厅水库上有流域的研究为例，分别通过分布式水文模型、气候弹性模型和水热耦合平衡模型分析了气候变化和人类活动对径流的影响，最终量化了气候变化、人工取水和下垫面变化等因素对径流变化的影响份额。
最后杨教授提及了流域生态水文学的研究思路。认为，在统计分析方法上，需从历史资料中探求宏观规律；现场观测手段上，要解释生态水文过程机理；水文数值模拟上，要将理论与观测资料结合；可能的突破是建立统一微观机理与宏观规律的新方法。同时指出，植被格局、植被结构变化对水文过程的影响，揭示生态过程与水文过程的相互作用以及建立生态与水文耦合的流域水文模型是生态水文学研究的重要方面。此外，生态水文学存在以下几点不足之处：植被格局与流域水文特征之间的关系认识不足，植被动态过程与水文过程之间耦合模拟能力不足，伴随水循环的物质（C、N）循环模拟能力不足以及缺乏对流域陆地生态与水生生态之间联系的认识。
杨教授通过理论结合大量的研究实践的讲解，使大家在生态水文过程观测与模拟方面有了形象而具体的认识。相信，通过本次报告，大家对生态水文学这一热点研究领域有了更加全面清晰的认识，并且对于从事水科学前沿研究具有十分积极的意义。