本书全面反映气候变化与水循环科学领域的最新研究进展，并紧密结合水资源管理、防灾减灾与可持续发展需求，探讨应对气候变化的水循环变化对策。主要内容包括：水循环的基本概念及其在气候系统中的作用，大气水汽、降水、蒸散发、河川径流等关键要素的观测与计算方法，陆地水储量及海洋水循环要素的变化特征，全球与中国水循环的时空演变、关联机制与成因分析，以及基于IPCC 最新报告的未来水循环变化趋势预估。
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1980年10月—1984年7月，就读于北京大学。
1984年9月—1987年7月，就读于中国科学院兰州冰川冻土研究所，毕业后获得硕士学位。
1991年5月—11月，在德国吉森大学地理研究所做访问学者。
1994年9月—1999年5月，就读于德国吉森大学地理研究所，毕业后获得博士学位。1987年7月—2008年12月，任中国科学院南京地理与湖泊研究所研究员。
1995年3月—1995年9月，在英国国家洪水灾害研究中心灾害评估部做访问学者。
2008年9月，任国家气候中心首席研究员。
2017年，任南京信息工程大学地理科学学院院长。
2018年9月，任南京信息工程大学灾害风险管理研究院院长，南京信息工程大学地理科学学院二级教授。新疆维吾尔自治区自然科学奖，一等奖，2020（1/5）
湖北省科学技术奖，二等奖，2017，(1/14)
水利部长江水利委员会, 长江水利委员会科学技术奖, 一等奖，2017，(1/15)Quaternary International 亚洲大河专辑主编 、《气候变化研究进展》编委 、《大气研究（Atomspheric Resarch）》副主编 、世界气象组织（WMO）水科学开放专家委员会中国代表、联合组长。
目录
第1章 绪论 1
1.1 水循环概述 1
1.1.1 不同尺度的水循环 4
1.1.2 气候系统中水循环概念模型 5
1.1.3 气候系统和水循环的相互作用 8
1.1.4 地球上的水资源 8
1.2 气候变化对水循环的影响 10
1.2.1 水循环变化的物理基础 11
1.2.2 观测到的水循环变化 13
1.2.3 未来水循环变化预估 15
1.3 研究历史 18
1.4 本书内容与章节安排 20
第2章 大气水汽 24
2.1 水汽概述 24
2.1.1 水汽的物理量 26
2.1.2 水汽的观测 27
2.1.3 再分析水汽数据 30
2.2 全球大气水汽的时空分布及变化特征 31
2.2.1 全球大气水汽的空间分布及变化特征 31
2.2.2 未来全球大气水汽的时空变化特征 33
2.3 中国大气水汽的时空分布及变化特征 35
2.3.1 中国大气水汽的空间分布及变化特征 35
2.3.2 未来中国大气水汽的时空变化特征 51
第3章 降水 53
3.1 基本概念 53
3.1.1 降水的形成与分类 53
3.1.2 降水的监测及统计分析 58
3.2 全球降水时空分布及未来变化特征 62
3.2.1 全球降水空间分布 62
3.2.2 全球降水变化趋势 64
3.2.3 全球降水未来预估 67
3.3 中国降水时空分布及未来变化特征 70
3.3.1 中国降水空间分布 70
3.3.2 中国降水变化趋势 77
3.3.3 中国降水未来预估 83
第4章 蒸散发 86
4.1 基本概念 86
4.1.1 蒸发的相关概念 86
4.1.2 观测和计算方法 87
4.2 全球观测的和预估的未来蒸发 90
4.2.1 全球观测的蒸发 90
4.2.2 全球预估的未来蒸发 96
4.3 中国观测的和预估的未来蒸发 99
4.3.1 中国观测的蒸发 99
4.3.2 中国预估的未来蒸发 104
4.4 重要问题讨论 112
4.4.1 “蒸发悖论”现象 112
4.4.2 水平衡P–E 117
第5章 河川径流 123
5.1 基本概念 123
5.1.1 径流的相关概念 123
5.1.2 径流形成过程 125
5.1.3 水文观测与水文模拟 128
5.1.4 径流数据库 129
5.2 全球径流的演变与趋势 132
5.2.1 全球径流变化 132
5.2.2 全球未来径流预估 135
5.3 中国径流的演变与趋势 138
5.3.1 中国径流变化 138
5.3.2 中国未来径流的预估 142
5.4 水资源相关问题讨论 146
5.4.1 水资源压力及其评价 146
5.4.2 水安全现状及风险 149
第6章 陆地水储量 154
6.1 土壤湿度变化特征 154
6.1.1 土壤湿度的观测 154
6.1.2 土壤湿度数据库 156
6.1.3 全球土壤湿度变化特征 158
6.1.4 中国土壤湿度变化特征 160
6.2 湖泊和湿地水储量变化特征 163
6.2.1 湖泊和湿地水储量数据库 163
6.2.2 湖泊水储量的变化特征 165
6.2.3 湿地水储量的变化特征 167
6.2.4 水质变化特征 169
6.3 冰冻圈水储量变化特征 170
6.3.1 冰冻圈水储量数据库 170
6.3.2 冰冻圈的变化特征 172
6.3.3 冰冻圈的变化在水循环中的作用 175
6.4 地下水水储量变化特征 177
6.4.1 地下水水储量的观测 177
6.4.2 地下水水储量数据库 178
6.4.3 全球地下水水储量变化特征 179
6.4.4 中国地下水水储量变化特征 182
第7章 海洋 185
7.1 基本概念 186
7.1.1 海洋分类 186
7.1.2 海水运动 187
7.2 全球海洋水循环要素变化特征 190
7.2.1 水汽变化特征 190
7.2.2 降水变化特征 191
7.2.3 蒸发变化特征 193
7.2.4 入海径流变化特征 196
7.3 中国海洋水循环要素变化特征 200
7.4 海洋水循环相关问题讨论 203
第8章 全球和中国水循环概况及变化 208
8.1 全球水循环变化特征 209
8.1.1 观测到的全球水循环变化特征及归因 209
8.1.2 气候变化对全球水循环的影响 214
8.2 中国水循环变化特征 215
8.2.1 观测到的中国水循环特征 216
8.2.2 气候变化对中国水循环的影响 217
8.2.3 流域尺度水循环及其变化特征 217
8.3 水分内外循环特征 218
8.3.1 全球水分再循环 218
8.3.2 中国降水内循环与外循环 219
第9章 全球水循环变化关联与成因 220
9.1 气候振荡指数介绍 222
9.2 全球典型流域极端降水关联特征与成因 229
9.2.1 全球典型流域极端降水关联特征 229
9.2.2 极端降水关联特征与热带海温异常的关联 231
9.2.3 各流域极端降水与热带海温异常的联系 243
9.2.4 典型流域洪水成因——中国长江流域洪水成因 245
参考文献 251
附录 名词解释 260
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