黑河流域地表过程综合观测网

黑河流域位于中国西部干旱半干旱区，介于97.1ºE－102.0 ºE和37.7 ºN－42.7 ºN之间，流域面积14.3万平方公里，是我国第二大内陆河流域。黑河流域的景观地带性十分明显，以水为纽带，从上游到中、下游形成了“冰雪／冻土－森林－草地－绿洲（农田、河岸林）－荒漠－湖泊”的多元自然景观，流域内寒区和干旱区并存，山区冰冻圈和极端干旱的河流尾闾地区形成了鲜明对比，是开展陆表过程观测与科学研究的理想场所。

黑河流域处于丝绸之路经济带的核心地段，向西有塔里木河流域和中亚的咸海流域等内陆河流域，因此黑河流域的观测与研究成果对丝绸之路经济带上的内陆河具有很高的借鉴和推广应用价值。

一、观测网概况

黑河流域地表过程综合观测网由北京师范大学、中国科学院西北生态环境资源研究院始建于2007年，完成于国家自然科学基金委重大研究计划“黑河流域生态-水文过程集成研究”执行期间的2012年。2016年起，由最多时23个站精简与优化为11个观测站，开始业务化运行。2020年，中国地质调查局西宁自然资源综合调查中心又建了4个普通站。目前有15个站点（3个超级站和12个普通站），涵盖了流域各种地表类型（图1），由北京师范大学、中国科学院西北生态环境资源研究院、中国地质调查局西宁自然资源综合调查中心共同运行和维护。

图1 黑河流域地表过程综合观测网

  黑河流域地表过程综合观测网的定位：

1、以流域陆地表层系统（“山水林田湖草沙冰”复杂系统）为研究对象，构建多要素-多过程-多尺度-分布式-立体的物联网监测系统，显著提升对流域陆表过程的综合观测能力。

2、建设寒旱区典型地表的遥感试验场，形成从单站-航空像元-卫星像元尺度转换的综合观测能力，成为国内外主流遥感产品的真实性检验场；建设新型监测设备的测试场，成为研发的水热碳参量监测设备野外测试与示范应用的场所。

3、开展天空地一体化的流域尺度长期观测，积累长时间序列数据集，打通观测—模型—决策链条，服务流域“山水林田湖草沙冰”一体化保护和系统治理。

二、监测设施与设备

黑河流域地表过程综合观测网的监测设备由北京师范大学、中国科学院西北生态环境资源研究院和中国地质调查局西宁自然资源综合调查中心三家单位共同组成。

1、上游观测系统

黑河流域上游位于青海省祁连县和甘肃肃南县，目前有6个观测站点在持续运行，包括阿柔超级站、景阳岭站、垭口站、寺大隆站、大沙龙站以及八一冰川，涵盖冰雪/冻土、高寒草甸、青海云杉等上游主要下垫面类型，站点的空间分布如图2所示。

图2 黑河上游观测站点分布

2、中游观测系统

黑河流域中游位于甘肃张掖和酒泉市，目前有5个观测站点在持续运行，包括大满超级站、花寨子荒漠站、张掖湿地站、黑河遥感站以及金塔站，涵盖农田、湿地、荒漠等中游主要下垫面类型，站点的空间分布如图3所示。

图3 黑河中游观测站点分布

3、下游观测系统

黑河流域下游位于内蒙古额济纳旗，目前有4个观测站点在持续运行，包括四道桥超级站、混合林站、荒漠站以及居延海站，涵盖柽柳、胡杨、荒漠和尾闾湖等下游主要下垫面类型，站点的空间分布如图4所示。

图4 黑河下游观测站点分布

注： （1）超级站主要由蒸渗仪/植物液流仪-涡动相关仪-闪烁仪多尺度通量观测系统以及影响因子观测仪器等组成，如：土壤水分（土壤水分探头-宇宙射线土壤水分测量仪-土壤温湿度传感器网络）、气象要素（气象要素梯度观测系统）。（2）普通站主要由涡动相关仪、自动气象站等构成。（3）各观测站点安装了物候相机，阿柔、大满与四道桥超级站、混合林站安装了叶面积指数传感器网络。

三、国内外影响力

据国家青藏高原科学数据中心(https://data.tpdc.ac.cn/zh-hans/)不完全统计，黑河流域地表过程综合观测网在2012-2023年期间发布数据集465个，被浏览650万余次，注册下载66000余次，支持了SCI论文发表400余篇以及各类科研项目1000余个，先后有20余篇论文入选ESI热点和高被引论文，服务了国家部委、地方政府、国内外科研院所和高校等300余家单位，支撑了流域科学的探索和实践，服务于流域“山水林田湖草沙冰”系统的优化管理。

国际知名的水文学家、道尔顿奖获得者Vereecken教授（Water Resources Research，2015）和美国工程院人文艺术与科学院院士Hubbard教授（Hydrological Processes，2020）撰写评价：黑河观测系统与美国地球关键带（CZO）、德国陆地环境观测网络（TERENO）和丹麦水文观测系统（HOBE）等并列为国际上最重要的观测。