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过去几十年，我国遭受了许多严重的旱涝事件，对社会经济、工农业生产和生态环境带来严重的影响。尽管我国已建立了大尺度气象监测诊断平台，但气象监测通常难以反映陆面真实的水文情况。开展大尺度陆面水文过程监测与季节预报研究，有助于建立气象-水文之间的联系，及时评估极端气候事件的水文影响，降低干旱洪水等极端水文事件带来的经济损失。本文引入大尺度分布式陆面水文模型——VIC(Variable Infiltration Capacities)模型，借助地面站点观测、卫星遥感产品、气候预报模型等多源气象信息，在我国开展了大尺度陆面水文过程监测与季节预报研究。论文的研究内容及主要结论可概况为以下四部分: (1)基于地面站点气象观测和径流实测序列，论文对VIC模型进行参数校正和验证;结果表明，校正的VIC模型在我国主要大河流域能有效地重现实测径流序列的长期趋势、年际及年内季节变化;基于校正过程，我们确定了VIC模型在每个0.25°×0.25°网格的参数，构建了基于VIC模型的全国大尺度陆面水文模拟。 (2)基于设立的全国大尺度水文模拟，论文利用基于地面观测的历史长序列气象强迫资料驱动VIC模型，开展了历史长期水文模拟，并开发了一套时间长度为62年(1952-2013)，时空分辨率分别为3小时和0.25°×0.25°的历史长期一致的陆面水热通量数据集（简称IGSNRR产品）。利用站点/卫星观测产品对IGSNRR产品进行了综合评估，结果表明与同类型全球产品相比，IGSNRR产品因引入中国区更多的地面气象观测，因而具有更好的降雨估计和径流模拟效果。基于模型内置的水平衡机制，高质量的降雨输入和接近观测的径流模拟决定了IGSNR估算的流域多年平均蒸散发(ET)量是接近真实情况的。与全球遥感ET产品相比，IGSNRR能合理地描述多年平均ET的空间分布。此外，IGSNRR估算的土壤水能较好地重现站点实测值在时间上的延续性;在积雪估算方面，IGSNRR能较好地捕捉全球遥感积雪产品(NSIDC)的时空分布与变化。以上评估工作表明，IGSNRR产品可提供中国过去近60年真实可靠的陆面水文状态，在评估水平衡变量的长期趋势及变化方面具有重要的价值。 (3)考虑到当前地面观测在中国尚难以大范围实时获取，论文引入TRMM(Tropical Rainfall Measuring Mission)卫星降雨产品(3B42RTV7)作为VIC模型的实时气象驱动数据，开展实时水文监测的模拟评估。然而，卫星实时降雨与基于站点的地面观测(IGSNRR降雨)间的不一致，可能会给实时监测模拟带来大量系统性的误差。因此，论文引入等百分位转换方法对3B42RTV7实时降雨观测的系统误差进行校正;并评估校正后卫星降雨的表现及其应用于干旱监测的效果。结果显示，校正后的3B42RTV7实时降雨能更好地吻合IGSNRR的日降雨量累积分布;同时基于校正后卫星降雨输入的VIC径流模拟效果得到显著提升。在干旱监测方面，卫星产品时间序列较短（＜20年），导致用于干旱诊断的历史气候态长度有限;而校正后，基于卫星的实时水文监测可与基于IGSNRR的过去62年(1952-2013)的长期模拟直接对比，提供更为详细的干旱信息。以上评估表明，借助于校正的卫星实时降雨，我们可提供对陆面水文状况的实时监测，并与历史长期模拟保持一致，进而可用于干旱/洪水等极端水文事件的实时诊断与评估。 (4)论文构建了大尺度实时水文监测与季节预报框架，将历史长期模拟、实时监测和季节预报耦合到同一系统中。在该框架内，历史长期模拟可为评估监测或预报的陆面水文状况提供历史基准;实时监测为未来一定时期的预报提供陆面初始状态;基于季节气候预报模型(CFSv2)和传统水文集合预报(ESP)的两类预报方法被引入并用于提供具有6个月预见期长度的陆面水文状况估算结果。以2009-2010年西南干旱为典型案例，评估该框架在干旱监测与预报方面的效果。结果显示，该框架可提供准确可靠的实时干旱监测结果;当预报的预报期为1个月时，监测的陆面初始状态是干旱预报能力的主要来源，这进一步突出了准确的实时监测模拟结果对未来预报的重要性;框架一般在1个月预见期内的预报效果较好，之后预报能力显著下降，这主要是由于CFSv2降雨预报效果不佳造成的;基于气候预报模型CFSv2的预报效果整体上优于ESP的预报效果。 综上所述，借助与VIC水文模型和多源气象数据，本论文设计并构建了中国区大尺度实时水文监测与季节预报框架，用于实时监测地面水情状况并预估其未来的发展。该研究是对我国气象监测预报的重要补充，为防汛抗旱、水资源规划管理以及水库等水利工程的综合利用提供有力的科学决策支撑。