2002—2015年西北地区陆地水储量时空变化特征-中国水利水电科学.PDFVIP

第16卷 第4期 中国水利水电科学研究院学报 Vol.16 No.4 2018年8月 Journal of China Institute of Water Resources and Hydropower Research August，2018 文章编号：1672-3031（2018）04-0314-07 2002—2015年西北地区陆地水储量时空变化特征 １ ２ １ １ ２ ２ 徐子君 ，尹立河 ，胡伏生 ，贾伍慧 ，张 俊 ，王晓勇 （1. 中国地质大学 （北京） 水资源与环境学院，北京 100083； 2. 中国地质调查局 西安地质调查中心 中国地质调查局干旱—半干旱区地下水与生态重点实验室，陕西 西安 710054） 摘要：在干旱—半干旱地区，陆地水是经济社会发展的重要水源。本文利用高斯平滑滤波处理的2002—2015年 逐月GRACE卫星时变重力场数据，反演了西北地区陆地水储量变化。结果表明：在时间上，西北地区陆地水储 量总体呈现下降趋势，每月减少0.014cm，相当于每年减少53.5亿m 。在空间上，2002—2015年间陆地水储量减3 少区域约为224万km ，增加区域约为 106万km 。各地区陆地水储量呈现明显的季节变化，7月达到年内最大2 2 值，陆地水储量处于盈余状态；冬、春季节为年内的低值区，陆地水储量处于亏损状态；陆地水储量的变化与降 雨季节变化一致，表明西北地区降水是最重要的陆地水来源。 关键词：GRACE；陆地水储量；降水；时空分布；西北地区 中图分类号：P332 文献标识码：A doi：10.13244/ki.jiwhr.2018.04.010 1 研究背景 陆地水是经济社会发展的重要水源，对研究水循环、水资源开发利用和防灾减灾都具有重要意 义。特别是在西北地区，由于降水稀少，蒸发强烈，陆地水极度匮乏。陆地水储量（TerrestrialWater Storage，TWS）是表征陆地水变化的重要参数之一，是降水、蒸散发、地表径流和地下水等要素的综 ［1］ 合反映 。常规的地面观测方法时空分辨率低，对中、长时空尺度的陆地水储量变化的估算误差较 大。陆地水储量变化会导致地球重力场变化，因此，利用GRACE重力卫星（GravityRecoveryandCli⁃ mateExperiment，GRACE）数据可以反演陆地水储量的变化，这为研究大范围的陆地水储量变化提供 了新途径。GRACE重力卫星由美国宇航局和德国空间飞行中心联合研究，于2002年发射。GRACE 由两颗卫星组成，通过测量卫星间距离变化，利用地球重力场模型，反演地球时变重力场，进而估 ［2］ 算陆地水的变化 。 ［3］ 研究表明，GRACE重力卫星可以识别出陆地水储量1.5 cm等效水柱高的变化 ，且与水文模型 ［4-5］ 的计算结果较为一致 ，因此在国内外广泛应用于研究陆地水储量变化。国外学者利用GRACE重力 ［6］ ［7］ ［8］ 卫星研究了亚马逊流域 、密西西比河流域 和尼罗河流域 等大尺度流域的陆水储量变化。近年 ［9］ 来，国内学者也越来越多应用GRACE卫星数据研究陆地水储量变化，尼胜楠等 利用GRACE研究了 ［10］ 长江、黄河流域水储量变化；李琼等 研究了干旱年西南地区陆地水储量变化。西北地区地处干旱 —半干旱地区，降水稀少，近三分之一的地区年降水小于100mm，水资源短缺是制约经济社会发展 的主要瓶颈，因此研究该地区的陆地水储量具有重要意义。虽然也有学者利用GRACE重力卫星数据