3月16日下午，中国科学院地理科学与资源研究所研究员、中国自然资源学会水资源专业委员会委员和国际水文协会会员莫兴国研究员应邀来我院作了题为“生态水文模拟及模型—数据融合”的学术报告。我院博士、硕士研究生以及其他兄弟院系的同学踊跃参加了本次报告。
本次报告主要包括：生态水文学、生态水文模型和模型数据融合三大部分。莫研究员首先以与水相关的生态环境问题开篇（黄河断流、地下漏斗、荒漠化、生物多样性减少等），介绍了生态系统适应水分胁迫的例子，如气候与植被生产力的关系、影响水循环的气候因子（植株密度、冠层郁闭度和叶面积指数）、年降水量与蒸散量的关系、生态—水文通过气孔的耦合机制、森林年龄与产水量的关系、不同植被类型的气孔导度和反照率；并通过橡树为适应有限的水分供应所表现的特点为例子加以说明。随后，莫研究员引出了生态水文学的概念。指出，与生态有关的水文过程包括能量平衡过程（地面接收的太阳能最后形成潜热和显热）、水量平衡过程和生物化学地球循环过程；生态水文学作为生态学和水文学的交叉学科，旨在阐明：水文过程如何影响生物群落的分布、结构、功能和动态；生物群落的反馈如何影响水循环。生态水文学的关键研究内容有：蒸发与蒸腾的区分、水分与营养物的相互作用、植被对河道径流的影响、植被对地下水回补的影响、水文变化与植被的相互作用、现代人类活动主导与古地质地貌主导的景观相互作用。其关键的难点是空间的复杂性和尺度扩展、阈值问题、反馈和相互作用。
接着莫研究员为大家讲解并探讨了生态水文模型。指出，模型既是把定义解译成有用的工具，包括系统的组分、相互作用和范围；模型域主要指识别模型组分、确定模型的时空尺度、限定系统的物理边界、表述系统组分的联系和识别系统行为的限制。随后研究员介绍了陆地生态水文模型：研究对象是陆地生物圈，手段为数字模拟；内容：生态系统水、碳、氮循环过程及其耦合机制的定量描述，水限制生态系统结构、功能与格局的模拟；功能：解释观测不能识别的内在机理，水资源、生态系统的管理与调控预报全球变化对生态系统的影响及其响应。同时，水文学、生态学和气候学三个角度从介绍了生态水文过程模型的框架。最后莫研究员介绍了中科院自主开发的VIP模型（植被界面过程模型）。该模型在华北地区成功应用，并获得作物产、蒸散和水分利用效率等结果，同时得到2000-2003年无定河流域的蒸散量时空分布、中国陆域实际蒸散的空间分布以及中国陆域实际蒸散的时空演变等结果图。
最后，莫研究员提到了模型—数据融合。他指出，数据融合的普遍原则是通过改变模型的一个或多个“性质”，寻找模型与数据的最佳匹配，即模型所代表的系统与观测和先验知识所代表系统的距离最小。数据的融合分为参数估计和数据同化两方面。参数估计主要是模型率定、标定和逆问题求解；数据同化（DA）即观测数据与预报结果的统计结合，目的是利用现有的所有信息来定义一个最大可能精确的系统变化状态。随后，他介绍了数据同化的一种常用方法——卡尔曼滤波法，指出Kalman滤波广泛用于水文学、陆面过程模拟和遥感等领域。最后，研究员用图像为大家展示了遥感与模型的融合在华北平原的应用情况。
整场报告在莫研究员妙趣横生的讲解和与同学们的互动中结束。使大家在生态水文模拟及模型—数据融合方面有了一个全面的认识，为大家进行相关研究开阔了视野。