莫兴国

中国科学院地理科学与资源研究所

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  • 莫兴国
  • 研究员

个人简况

1966年生于广西桂林。1988和1990年在南京大学获大气科学学士和硕士学位。1993年在中国科学院地理研究所获自然地理学农业生态系统方向博士学位,毕业后留所工作至今。1996年起任副研究员。2004年起任研究员。先后到美国农业部土壤耕作实验室(National Soil Tilth Laboratory)、澳大利亚新南威尔士大学(University of New South Wales)数学系、英国兰卡斯特大学(Lancaster University)自然环境研究中心,加拿大多伦多大学(University of Toronto)地理系从事合作研究。任中国科学院大气物理研究所客座研究员,中国农学会农业气象专业委员会理事,《土壤》杂志编委,世界银行、全球环境基金会关于黄淮海农业应对气候变化项目的短期专家,中国自然资源学会水资源专业委员会委员、中国地理学会会员、国际水文科学协会会员和国际水资源协会会员。已发表多篇论文和论著(章),为Journal of Hydrology, Ecological Modelling, Agricultural and Forestry Meteorology, Hydrological Processes, Agricultural Water Management, African Journal of Plant Sciences, Biogeosciences和领域重要中文学报等杂志审稿人。在中国科学院研究生院联合讲授《生态系统模型》课程。研究重点围绕气候与生态水文学领域,既展现专业特色,又强调跨专业和学科交叉。主持的主要研究项目科技部973项目课题 “气候变化对北方典型农业及生态脆弱区水资源的影响”、863课题 “华北平原大田作物产量形成的协同模拟及区域仿真系统”、973项目专题“陆地生态系统碳循环动力学模型”、国际合作项目课题“典型流域水量水质对气候变化的响应”、国家自然科学基金会项目“华北平原作物水分利用效率及其对气候变化的响应”、“大流域水文循环对全球变化的响应研究”、“非均匀地表/大气水热交换及其在流域水量预报中的应用”、课题“农田生态系统水分运行规律研究”、中国科学院创新工程重要方向项目专题“松嫩平原农业耗水及优化配置研究”、“土地利用/土地覆被变化对流域水文过程的影响研究”、所创新基地项目“华北平原地表水汽、CO2和热量通量及尺度扩展研究”。 主要学术成就(1) 系统开展了农田生态系统能量、水分和养分循环的田间试验观测。针对SPAC系统关键过程和机理,揭示了地气界面能量、水汽与CO2交换规律;揭示了作物冠层辐射传输机制、叶片气孔导度时空变异性;构建了气孔导度与环境因子的关系式;推导出基于土壤温度的表层导温率和热通量的定量关系。(2) 自主开发了植被界面过程(Vegetation Interfaces Processes,简称VIP)的生态水文动力学模型, 用于田间-流域-区域的跨尺度生态系统水分、能量、碳氮循环过程及其相互作用的模拟和预报。与国内外其他类似模型相比,特别在三源(即受光叶、遮荫叶和土壤)能量平衡的概念、地表产流的变蓄水容量方案、植被生态水文特征参数的动态反演方法和模型与遥感信息融合方面做出了创新研究成果。VIP模型已在我国的华北、黄河、长江上游、东北、新疆、内蒙等地的农田、草地生态系统和复杂下垫面区域得到广泛应用。(3) 开展了生态水文过程模型与观测数据融合、模型不确定性、尺度扩展研究。应用GLUE和敏感性分析方法,分析了VIP、LISFLOOD和新安江等模型的不确定性,探索了参数的取值空间和异参同效性,评估了模型预报的置信区间;首次采用集合卡尔曼滤波方法反演出生态系统关键参数的季节和年际时间变化规律;采用多目标优化方法反演了蒸腾和光合作用的关键参数;基于不同分辨率数据的模拟分析, 提出了生态水文模型使用中的“1km分辨率法则”和尺度下延方法。(4) 在气候-生态-水文过程的相互作用方面,获得如下成果:(i)提出了从控制表层土壤水分和叶片气孔阻力两方面入手的农业节水评估方法;(ii)揭示了华北平原等区域的产量、蒸散量、水分利用效率等生态水文要素的时空演变及驱动机制;(iii)揭示了生态水文过程对气候变化和环境变化的响应机制、提出了调控适应方法。通过模型与统计相结合的方法,揭示了黄土高原生态水文过程对气候变化和生态建设措施的响应机制,提出了蒸散耗水未必随生态建设措施而变化,还草还林措施需要谨慎实施;针对华北平原冬小麦-夏玉米作物轮作系统,采用南北比较、多站比较和区域分布式模拟,揭示了作物产量、水量平衡、能量平衡和碳循环对气候变化情景的响应。结论已被世界银行、全球环境基金(GEF)和我国财政部联合资助“黄淮海农业对气候变化的响应和适应计划行动”采纳,为制定农业的气候变化适应措施、保障国家粮食和水资源安全提供了科学依据。(iv) 将模型与能值理论结合,诊断了华北平原农田生态系统的可持续性,为水资源综合管理提供科学依据。主要学术论著 在国内外刊物发表学术论文 90余篇。

研究方向:

包括土壤-植被-大气系统(SPAC)关键过程机理、生态水文过程综合模型、气候-生态-水文相互作用等。

代表性学术论文如下:

[1] Hu, S., X. Mo, Z. Lin, 2010. Emergy assessment of a wheat-maize rotation system with different water assignments in the North China Plain. Environmental Management

[2] Mo Xingguo, Suxia Liu, Zhonghui Lin and Ruiping Guo, 2009. Regional crop productivity and water use efficiency and their responses to climate change in the North China Plain. Agriculture, Ecosystem and Environment, 134, 67-78.

[3] Mo, Xingguo, Suxia Liu, Dan Chen, Zhonghui Lin, 2009. Scale effects on actual evapotranspiration and gross primary production over a large basin. Hydrological Sciences Journal, 54(1): 160-173.

[4] Mo, X., Jing M. Chen, Weimin Ju, T. Andrew Black, 2008. Optimization of ecosystem model parameters through assimilating eddy covariance flux data with an ensemble Kalman filter. Ecological Modelling, 217, 157-173.

[5] Mo, Xingguo, Florian Pappernberger, Keith Beven, Suxia Liu, Ad de Roo, Zhonghui Lin, 2006. Parameter conditioning and prediction uncertainties of the LISFLOOD-WB distributed hydrological model. Hydrological Sciences Journal, 51(1), 45-65