利用GRACE时变重力场探测长江流域水储量变化.PDF

第４６卷 第１６期 人　民　长　江 Ｖｏｌ．４６，Ｎｏ．１６ ２０１５年 ８月　 　 Ｙａｎｇｔｚｅ　Ｒｉｖｅｒ　 　 Ａｕｇ．， ２０１５ 　　文章编号：１００１－４１７９（２０１５）１６－０００１－０４ 利用 ＧＲＡＣＥ时变重力场探测长江流域水储量变化 孙　丽，何 秀 凤，张 永 磊 （河海大学 地球科学与工程学院，江苏 南京 ２１００９８） 摘要：由于水储量分布不均以及拟合条件不完善，传统水储量探测方法存在局限性，而 ＧＲＡＣＥ（ＧｒａｖｉｔｙＲｅｃｏｖ ｅｒｙａｎｄＣｌｉｍａｔｅＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔ）重力卫星克服了这些局限，为探测陆地水储量变化提供了新思路。利用ＣＳＲ（Ｃｅｎ ｔｅｒｆｏｒＳｐａｃｅＲｅｓｅａｒｃｈ）提供的ＧＲＡＣＥ时变重力场模型，辅以Ｐ４Ｍ６去相关滤波以及高斯平滑滤波等，反演了 长江流域２００３～２０１３年陆地水储量变化，采用 ＧＬＤＡＳ（ｇｌｏｂａｌｌａｎｄｄａｔａａｓｓｉｍｉｌａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ）和 ＷＧＨＭ（Ｗａｔｅｒ ＧＡＰＧｌｏｂａｌＨｙｄｒｏｌｏｇｙＭｏｄｅｌ）水文模型进行对比验证，并对计算得到的水储量时变序列进行趋势项分析。结 果表明，ＧＲＡＣＥ时变重力场能较精确地反演长江流域水储量变化；长江流域水储量呈缓慢增长趋势，增长速 度约为０．６ｃｍ／ａ，长江流域中下游区域水储量增长速度明显大于长江上游区域。 关　键　词：ＧＲＡＣＥ；陆地水储量变化；经验正交函数；长江流域 中图法分类号：ＴＶ２１１．１　　　文献标志码：Ａ ＤＯＩ：１０．１６２３２／ｊ．ｃｎｋｉ．１００１－４１７９．２０１５．１６．００１ 　　长江流域是我国经济发展速度最快、发展潜力最 用 ＧＬＤＡＳ和ＷＧＨＭ水文模型计算结果对反演得到的 大的地区之一。目前，大规模梯级水库的修建对长江 水储量变化进行对比验证，同时利用经验正交函数对 流域的生态环境、水循环体系等产生了较大影响，导致 反演得到的１°×１°的区域水储量时变序列进行分析， 流域陆地水资源在时间和空间上的重新分配，从而对 进而估计长江流域水储量变化的趋势。 现有的水资源管理系统以及水资源开发利用提出了新 １　计算方法 的挑战。 近些年来以ＧＲＡＣＥ为代表的重力卫星在水储量 １．１　陆地水储量反演方法 探测方面显现出了独特的优势。１９９８年，Ｊ．Ｗａｈｒ等首 ＧＲＡＣＥ数据产品在处理过程中已扣除潮汐（海 次提出将重力卫星探测技术应用于反演水文及海洋信 潮、固体潮和地球自转产生的极潮）和非潮汐（大气和 ［１］ 号 ，而直至２００２年，ＧＲＡＣＥ重力卫星计划的实施使 海洋）的影响，因而在陆地尺度上重力场的变化，主要 得高精度获取地球系统质量重新分布信息得以实现， 由陆地水储量变化引起。利用大地水准面的变化来表 大力推动了重力卫星探测技术在水文气象方面的应 示质量的重分配，其球谐展开形式为［６］ 用。现有研究表明，ＧＲＡＣＥ重力卫星对各种深度的水 ∞ ｌ Ｎ（，）＝ （Ｃ ｃｏｓｍ ＋ 储量同样敏感，可探测平均小于 １ｃｍ的陆地水储量变 Δ θλ αΔ ｌｍ λ ｉ＝０ｍ＝０ 化，目前已广泛应用于大中尺度陆地水储量变化、海平 Ｓｓｉｎｍ ）Ｐ ｃｏｓ （１）