个人简介：

中山大学“百人计划”副教授、博士生导师，美国德克萨斯大学奥斯汀分校博士，普林斯顿大学和伯克利实验室博士后，曾在美国国家环境预报中心和国家大气研究中心等多个著名科研机构从事合作研究。研究方向包括水文过程模拟、水环境与生态、机器学习等，长期从事水文模型和陆面模式发展。主持包括国家自然科学基金面上项目、国家重点研发计划项目子课题、广东省自然科学基金面上项目在内的多项科研项目。在国内外主要学术期刊发表论文50余篇，总引用2484（谷歌学术）。担任Nitrogen Cycling青年编委、Discover Environment编委以及Journal of Meteorological Research客座编辑，并为JGR-Atmospheres、WRR、Nature Geoscience等30余种期刊审稿。曾获教育部科技进步奖二等奖。

工作经历：

中山大学土木工程学院，副教授，2020-至今
劳伦斯伯克利国家实验室，博士后/项目科学家，2016-2020，合作导师：William J. Riley
普林斯顿大学，博士后，2015-2016，合作导师：Eric F. Wood

教育经历：

德克萨斯大学奥斯汀分校，地质科学博士，2015，导师：Zong-Liang Yang
北京师范大学，水文学及水资源硕士，2009，导师：徐宗学
武汉大学，农业水利工程学士，2005，导师：石自堂

讲授课程：

本科生：《水文学原理》、《水文水利计算》、《水资源开发利用》、《水环境保护》
研究生：《大数据方法工程应用》、《水资源系统分析与规划》、《高级水文学》

 

近期主要论文：

  1. Cai, X., Huang, H., Zhao, Z., Wang, J., Zhang, G., & Fisher, J. B. (2026). Land use and land cover change have reduced meteorological-hydrological compound drought on a global scale. Journal of Hydrology, 676.

  2. Cai, X., Wu, X., Huang, H., Tan, X., Li, Z., Kamarudin, L. M., et al. (2026). Disentangling the influence of precipitation on nitrogen loss in the Pearl River Basin. Journal of Hydrology, 677.

  3. Cao, Y., Ren, C., Zhang, H., Wei, Z., Guo, Y., & Cai, X. (2026). Dynamic Modeling of Ammonia Emissions and Nitrogen Deposition via Online Coupling of WRF-Chem and Noah-MP-CN. Journal of Geophysical Research-Atmospheres, 131(2).

  4. Zhao, Z., Huang, H., Wang, J., Feng, G., Li, L., Sun, T., Li, Y., Wei, J., & Cai, X. (2025). Impacts of the Grain for Green Project on Soil Moisture in the Yellow River Basin, China. Hydrological Processes, 39(3).

  5. Cai, X., Cao, Y., Zhang, G., Liang, J., Zheng, H., Li, K., Zeng, Z., Dai, Y., & Yang, Z.-L. (2024). Influence of terrestrial nitrogen dynamics on mesoscale near-surface meteorological fields. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 129(14).

  6. Yang, X. R., Jiang, X., Liang, S. J., ..., Cai, X. et al. (2024). Spatiotemporal variation of power law exponent on the use of wind energy. Applied Energy, 356.

  7. Cai, X., Li, L., Fisher, J. B., Zeng, Z., Zhou, S., Tan, X., Liu, B., & Chen, X. (2023). The responses of ecosystem water use efficiency to CO2, nitrogen deposition, and climatic drivers across China. Journal of Hydrology, 622, 129696.

  8. Zhang, G., Li, H., Li, J., Meng, C., & Cai, X. (2023). Non‐Radiative Effect of Land Use/Land Cover Differences on Land Surface Temperature Simulated by Noah‐MP Land Surface Model Over East Asia. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 128(16).

  9. Huang, H., Feng, G., Cao, Y., Feng, G., Dai, Z., Tian, P., Wei, J., & Cai, X. (2023). Simulation and Driving Factor Analysis of Satellite-Observed Terrestrial Water Storage Anomaly in the Pearl River Basin Using Deep Learning.Remote Sensing, 15(16).

  10. Wang, Q., Cai, X., Tang, J., Yang, L., Wang, J., & Xu, Y. (2023). Climate feedbacks associated with land-use and land-cover change on hydrological extremes over the Yangtze River Delta region, China. Journal of Hydrology, 622, 129855.

  11. Li, L., Zeng, Z., Zhang, G., Duan, K., Liu, B., & Cai, X. (2022). Exploring the individualized effect of climatic drivers on MODIS net primary productivity through an explainable machine learning framework. Remote Sensing, 14(17), 4401. 

  12. Zeng, Z., D. Wang, L. Yang, ..., X. Cai, et al. (2021). Deforestation-induced warming over tropical mountain regions regulated by elevation. Nature Geoscience, 14(1), 23–29.

  13. Wu, G., Cai, X., Keenan, T. F., Li, S., Luo, X., Fisher, J. B., et al. (2020). Evaluating three evapotranspiration estimates from model of different complexity over China using the ILAMB benchmarking system. Journal of Hydrology, 590.

  14. Cai, X., Riley, W. J., Zhu, Q., Tang, J., Zeng, Z., Bisht, G., & Randerson, J. T. (2019). Improving representation of deforestation effects on evapotranspiration in the E3SM land model. Journal of Advances in Modeling Earth Systems, 11(8), 2412-2427.

  15. Cai, X., M. Pan, N.W. Chaney, A. Colliander, S. Misra, M.H. Cosh, W.T. Crow, T.J. Jackson and E.F. Wood (2017): Validation of SMAP soil moisture for the SMAPVEX15 field campaign using a hyper-resolution model. Water Resources Research, 53(4): 3013–3028.

  16. Clark, M. P., Bierkens, M. F. P., Samaniego, L., Woods, R. A., Uijlenhoet, R., Bennett, K. E., Pauwels, V. R. N., Cai, X., et al. (2017). The evolution of process-based hydrologic models: historical challenges and the collective quest for physical realism. Hydrology and Earth System Sciences, 21(7), 3427-3440.

  17. Cai, X., Z.L. Yang, J.B. Fisher, X. Zhang, M. Barlage and F. Chen, 2016: Integration of nitrogen dynamics into the Noah-MP land surface model v1.1 for climate and environmental predictions. Geoscientific Model Development, 9(1): 1-15.

  18. Pan, M., Cai, X., Chaney, N. W., Entekhabi, D., & Wood, E. F. (2016). An initial assessment of SMAP soil moisture retrievals using high-resolution model simulations and in situ observations. Geophysical Research Letters, 43(18), 9662-9668.

  19. Cai, X. et al., 2014: Assessment of simulated water balance from Noah, Noah-MP, CLM, and VIC over CONUS using the NLDAS test bed. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 119(24): 13751-13770.

  20. Cai, X., Z.-L. Yang, C.H. David, G.-Y. Niu and M. Rodell, 2014: Hydrological evaluation of the Noah-MP land surface model for the Mississippi River Basin. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 119(1): 23-38.

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科研项目：

  1. 国家自然科学基金委员会，面上项目，区域地球系统模式陆地-河流磷循环模块研制，2027–2030，在研，主持

  2. 国家自然科学基金委员会，面上项目，区域气候模式的陆地氮循环模式研制，2024–2027，在研，主持

  3. 科学技术部，国家重点研发计划项目，“共享开放、自主可控的区域地球系统模式多元耦合及人类活动影响的反馈与预估”，2023–2028，在研，子课题负责人

  4. 广东省基础与应用基础研究基金委员会，广东省自然科学基金-面上项目，珠江流域氮负荷模拟及预测研究，2022–2024，结题，主持

  5. 中国气象科学研究院，技术服务，优化Noah-MP陆面模式与氮模块的耦合，2021.2–2021.12，结题，主持

  6. 中山大学，“百人计划”人才启动项目，2020–2023，结题，主持

  7. 广东省基础与应用基础研究基金委员会，广东近海可利用风能时空演变机理及预估技术研究，海上风电联合基金-面上项目，2022–2025，结题，参与

  8. 广东省应急管理厅，广东省自然灾害综合风险评估与区划，技术服务，2022–2023，在研，参与

 

学术兼职：

  • 中国水资源战略研究会会员

  • 全球水伙伴中国委员会会员

  • 中国地理学会会员

  • 美国地球物理联合会（AGU）会员

  • 美国气象学会（AMS）会员

  • 欧洲地球科学联合会（EGU）会员

  • 《Nitrogen Cycling》青年编委

  • 《Discover Environment》编委

  • 《Journal of Meteorological Research》客座编辑（“Development and Applications of Regional and Global Land Data Assimilation Systems (LDAS)专刊）

  • 《Climatic Change》、《Geoscientific Model Development》、《Journal of Advances in Modeling Earth Systems》、《Journal of Geophysical Research-Atmospheres》、《Journal of Hydrology》、《Journal of Hydrometeorology》、《Nature Geoscience》、《Water Resources Research》等期刊审稿人

 

招生寄语：

【博士后/专职研究员】热忱欢迎近期毕业的博士加盟本课题组开展合作研究。中山大学为博士后和专职研究员提供具有竞争力的待遇和福利。

【研究生】热忱欢迎对水文和陆面过程模拟、水环境与生态、机器学习等方向感兴趣的学生报考本课题组研究生。课题组将为研究生提供优越的学习、科研和生活条件。