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測地所首次利用衛星重力定量評估西遼河流域地下水變化
2018-03-23| 【 】|閱讀次數: |文章來源:

  地下水作為陸地水的重要組成部分,在水循環中扮演著重要的角色,同時也是我國北方地區重要的供水水源。西遼河流域,位于中國內蒙古東部,被譽為內蒙古糧倉。自1980年以來,由于氣候變化、農業發展和人口的快速增長,西遼河流域的地表水斷流現象時有發生,地下水持續開采。對該地區的地下水變化開展相關研究,對于保障農業的持續發展,以及相關用水政策的制定和實施具有重要的現實意義。2002年歐美聯合發射的重力場恢復與氣候實驗(GRACE)衛星通過精確測定地球時變重力場,定量反演地表及內部質量(包括冰雪、水和固體地球質量等)遷移過程,被廣泛應用在大地測量學、水文學、海洋學、地球物理學和冰凍圈科學等。 

  近日,中國科學院測量與地球物理研究所“衛星大地測量與全球變化”研究團隊通過聯合GRACE衛星重力和地面實測資料,系統分析了西遼河流域地下水儲量時空變化規律。衛星重力監測發現,2005-2011年西遼河地下水每年損耗9.24.9億噸地下水。通過聯合衛星重力與降雨資料,重構了1980年以來西遼河流域的陸地水時空變化與地下水變化時間序列。研究表明,受2000年以來的長期氣候干旱和人類地下水開采活動加劇的影響,該地區地下水儲量虧損速率顯著加速。通過重構西遼河流域近30年以來的陸地水儲量和地下水儲量變化,并與ENSO指數對比后發現,該地區的水文過程受厄爾尼諾和拉尼娜的影響顯著。在厄爾尼諾期間,西遼河流域地下水和陸地水的儲量顯著增加;在拉尼娜期間則顯著下降。被譽為有記錄以來最強厄爾尼諾之一的1997/1998年強厄爾尼諾事件,及其之后的1998/19991999/2000強拉尼娜事件,導致西遼河流域十余年的干旱,并使得地下水加速虧損。 

  本項研究的開展,可以有效填補GRACE計劃和后續尚未發射的相關衛星計劃之間的數據空白;說明了結合衛星重力和地面水文氣象觀測資料,開展長時間序列地下水變化監測與解釋的重要意義。研究團隊計劃進一步對中國各主要流域開展類似工作,定量分析我國近四十年的地下水儲量變化規律,為我國地下水監測和水資源管理提供決策支持。 

  相關論文于20183月在國際主流遙感期刊Remote Sensing上發表,題為Groundwater Depletion in the West Liaohe River Basin, China and Its Implications Revealed by GRACE and In Situ Measurements。論文第一作者為鐘玉龍博士生,通訊作者為馮偉副研究員(論文作者列表:鐘玉龍、鐘敏、馮偉、張子占、沈迎春和吳定程)。該項研究獲得了國家自然科學基金和中國科學院戰略性先導科技專項的資助。 

  論文鏈接:http://www.mdpi.com/2072-4292/10/4/493 

 

  1. a)西遼河流域地下水水位變化速率圖(2005-2011);(b)西遼河流域地下水儲量變化時間序列(1980-2015 

  2. a)西遼河流域降雨異常與ENSO指數;(b)西遼河流域地下水變化、陸地水變化與ENSO事件的關系示意圖 

 
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