生態(tài)水文學(xué)

內(nèi)容概要

從生產(chǎn)力最大化驅(qū)動(dòng)下植物特性的自然選擇出發(fā)，本書致力于有植被覆蓋地表的簡化生物氣候邊界條件的推導(dǎo)和應(yīng)用，并尋求下面兩個(gè)問題的答案：    在動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)下，樹木及其森林群落的物理特征與其生長的氣候和土壤是什么關(guān)系？    在一個(gè)給定的氣候和土壤條件下，某一物種的最大生物生產(chǎn)力有多大？    本書從森林生長的內(nèi)在控制因素在小尺度上的物理機(jī)制，即冠層內(nèi)的光、CO2、水汽和顯熱的垂直通量入手，然后擴(kuò)展到考慮外部控制因素的大尺度機(jī)理，即水量平衡與熱量平衡。由此，導(dǎo)出了最大生產(chǎn)性冠層結(jié)構(gòu)的兩個(gè)狀態(tài)變量，并提出了給定氣候、土壤和物種的地表水文邊界條件。最后，通過理想化氣孔對光和水分的反應(yīng)  并假設(shè)植物趨于無脅迫的平均狀態(tài)，推導(dǎo)出滿足最大植物生產(chǎn)力的物種、氣候和土壤之間的必要關(guān)系。這些新的概念用于定義植物群落的“氣候頂極”邊界，以及估算冠層的凈初級生產(chǎn)能力。    生態(tài)水文學(xué)將水文學(xué)和生態(tài)學(xué)結(jié)合在一起，并且從自然選擇概念推導(dǎo)并提出了統(tǒng)一原理。它可應(yīng)用于預(yù)測氣候緩慢變化下植物的響應(yīng)。本書可供從事生態(tài)水文學(xué)、水文氣候?qū)W、森林生態(tài)學(xué)以及地表水文學(xué)研究的研究生和科學(xué)家參考。

作者簡介

Peter Eagleson是美國麻省理工學(xué)院土木與環(huán)境工程系的名譽(yù)教授。1969～1975年，任麻省理工學(xué)院土木工程系主任，1986～1988年任美國地理聯(lián)合會(huì)（American Geographical Union）主席，1987～1991年任美國國家研究理事會(huì)“水文科學(xué)的機(jī)遇”委員會(huì)主席。Eagleson教授在氣候、土壤

書籍目錄

中文序譯者前言序言前言致謝符號注釋單位換算表日常用語和科學(xué)術(shù)語第1章  緒論  1.1  引言    1.2  概述  第2章  冠層結(jié)構(gòu)  2.1  概述  2.2  群叢結(jié)構(gòu)  2.3  植冠外形  2.4  體密度  2.5  葉傾角  2.6  葉片類型第3章  輻射通量  3.1  概述  3.2  定義  3.3  輻射的分解  3.4  生長期內(nèi)名義平均日射率  3.5  生長期長度  3.6  穿透冠層的直接輻射  3.7  穿透冠層的漫輻射  3.8  穿透冠層的總輻射  3.9  光學(xué)最優(yōu)性  3.10  輻射系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)響應(yīng)第4章  湍流通量  4.1  背景  4.2  動(dòng)量通量簡介  4.3  動(dòng)量通量的一般公式  4.4  均勻冠層中動(dòng)量通量的特征  4.5  均勻葉狀冠層的動(dòng)量通量：M=1  4.6  均勻莖狀冠層的動(dòng)量通量  4.7  非均勻葉狀冠層的動(dòng)量通量：M=1  4.8  阻抗劃分  4.9  開口冠層的渦流粘度：M=1  4.10  質(zhì)量和顯熱通量  4.11  飽和表面的蒸發(fā)  4.12  等價(jià)大氣阻抗  4.13  飽和氣孔表面蒸騰  4.14  干燥葉片表面的蒸騰  4.15  干旱森林冠層的蒸騰作用  第5章  能量平衡  5.1  定義和假設(shè)  5.2  狀態(tài)空間中的蒸發(fā)  5.3  波文比的范圍  5.4  蒸騰    5.5  冠層—大氣的溫差  5.6  營養(yǎng)物質(zhì)和C02通量的關(guān)聯(lián)性  第6章  水量平衡  6.1  概述    6.2  模型框架  6.3  降雨    6.4  降雨下滲和地表徑流  6.5  潛在（無脅迫）蒸騰量  6.6  裸土蒸發(fā)  6.7  水分脅迫下的蒸騰  6.8  滲透以及毛細(xì)管上升  6.9  地表持水的蒸發(fā)  6.10  年（或季節(jié)）平均的水量平衡  6.11  植被的狀態(tài)空間  6.12  臨界水分狀態(tài)  6.13  結(jié)論第7章  最優(yōu)冠層導(dǎo)度  7.1  補(bǔ)償光強(qiáng)  7.2  閉合冠層的阻抗比：M=1  7.3  稀疏冠層的阻抗比：M=1  7.4  中等冠層蓋度的阻抗比  7.5  冠層的狀態(tài)變量：蓋度和阻抗比第8章  最優(yōu)生物氣候  8.1  光合作用  8.2  單葉的光合作用能力  8.3  單葉生產(chǎn)力的光控制  8.4  單葉生產(chǎn)力的水分控制  8.5  光照和水分對葉片生產(chǎn)力的聯(lián)合控制  8.6  冠層平均意義上的葉片生物氣候最優(yōu)性第9章  自然生境與頂極群落  9.1  生境約束回顧  9.2  定理一：熱  9.3  定理二：光  9.4  定理三：水分  9.5  結(jié)論第10章  凈第一生產(chǎn)力和群落交錯(cuò)區(qū)  10.1  冠層生物量生產(chǎn)  10.2  群落交錯(cuò)區(qū)第11章  總結(jié)、討論與展望  11.1  總結(jié)  11.2  討論  11.3  展望附錄A  植冠形狀對冠層中氣流的影響  附錄B  濕潤簡單表面的潛在蒸發(fā)量估算附錄C  水量平衡方程附錄D  指數(shù)衰減的性質(zhì)附錄E  反映生產(chǎn)力的蒸騰作用附錄F  美國氣象站的暴雨量：柏林（Poisson）矩形脈沖模型的參數(shù)附錄G  G函數(shù)的推導(dǎo)附錄H  作為物種常數(shù)的冠層吸收指數(shù)和補(bǔ)償比例  附錄I  術(shù)語表參考文獻(xiàn)

編輯推薦

　　本書采用獨(dú)特的方式全面分析和闡述了關(guān)于森林形態(tài)及其功能的許多關(guān)鍵問題。從分析森林生長的內(nèi)在控制因素在小尺度上的物理機(jī)制入手，達(dá)到對控制森林生長的關(guān)鍵大尺度機(jī)理的理解。在過去四十年中，Eagleson教授在許多關(guān)鍵思路以及生態(tài)水文物理過程的定量描述和模擬等方面做出了重要貢獻(xiàn)。本書不僅是對現(xiàn)有成果的出色綜述，而且還將生態(tài)水文學(xué)提高到了一個(gè)新的水平.生態(tài)水文學(xué)將水文學(xué)和生態(tài)學(xué)結(jié)合在一起，并且提出了從自然選擇概念推導(dǎo)出的統(tǒng)一原理。它可應(yīng)用于預(yù)測氣候緩慢變化下植物的響應(yīng)。 本書可以為從事生態(tài)水文學(xué)、水文氣候?qū)W、森林生態(tài)學(xué)以及地表水文學(xué)研究的研究生和科學(xué)家，提供參考。

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