将关键区与流域科学联系起来：以黑河流域为例

摘要 流域是地球陆地系统的基本单元，因此是研究关键区（CZ）的理想单位。然而，在关键区和流域系统的观察、建模和管理方面仍然存在重大挑战。我们综合了与黑河流域（HRB）流域科学和关键区研究相关的进展和突破，HRB是一个具有独特山地冰雪区-绿洲-沙漠景观以及显著人类与自然竞争水资源的大规模内流河流域。HRB观察系统由山地冰雪区域、农业绿洲和自然绿洲观察站组成，并通过大规模综合实验促进多尺度观察。为了研究HRB中水、生态和社会经济之间复杂的相互作用，开发了一个将生态水文学模型与社会经济模型耦合的流域系统模型。该模型嵌入在一个决策支持系统中，以连接科学与决策制定，并更好地服务于流域的可持续性。在HRB的关键区和流域过程研究中（例如，冰雪水文过程、生态与水文相互作用，以及地表-地下水相互作用）取得了显著进展和突破。然而，在HRB的综合流域研究中，化学土壤和地貌过程的观察和建模尚未得到很好解决。未来，新观察技术、基于代理的模型、机器学习和数据同化将有利于流域科学和关键区科学，并有助于解决流域尺度下关键区的复杂性和动态。总体而言，HRB成功展示了一个实验流域如何将关键区科学与流域科学联系起来。