天山北坡位于中国新疆，地处亚欧桥的国门，社会经济发展迅速，其绿洲经济和灌溉农业对地下水资源的依赖程度高。揭示1990—2020年地下水储量的演变规律对维持区域可持续发展具有重要意义。但由于长时序和较高分辨率的区域地下水观测数据匮乏，使得该任务又极具挑战性。本文基于重建的陆地水储量（TWS）变化数据、ERA5-Land再分析数据和其他相关的土壤质地、海拔高程、植被指数和冰川分布等辅助数据，建立了随机森林降尺度模型，据此估算了天山北坡1990—2020年的8 km分辨率地下水储量（GWS）变化，分析了天山北坡GWS的时空演变规律。估算的GWS变化与实测地下水位序列的时间变化具有较高的一致性，二者的相关系数最高达到0.68。天山北坡GWS具有明显的年内变化和年际变化。GWS在夏季和春季较高，在秋季和冬季较低，峰值出现在6月，最低值出现在10月。1990—2020年天山北坡有85%以上的地区GWS发生了显著下降，全区平均的变化趋势为-0.38 cm/a。其中，艾比湖水系和中段诸河区GWS下降最剧烈，额敏河流域下降速率最小；耕地下降速率最大，草地次之，裸地下降速率最小。日益增强的农业耗水活动是1...
天山北坡位于中国新疆，地处亚欧桥的国门，社会经济发展迅速，其绿洲经济和灌溉农业对地下水资源的依赖程度高。揭示1990—2020年地下水储量的演变规律对维持区域可持续发展具有重要意义。但由于长时序和较高分辨率的区域地下水观测数据匮乏，使得该任务又极具挑战性。本文基于重建的陆地水储量（TWS）变化数据、ERA5-Land再分析数据和其他相关的土壤质地、海拔高程、植被指数和冰川分布等辅助数据，建立了随机森林降尺度模型，据此估算了天山北坡1990—2020年的8 km分辨率地下水储量（GWS）变化，分析了天山北坡GWS的时空演变规律。估算的GWS变化与实测地下水位序列的时间变化具有较高的一致性，二者的相关系数最高达到0.68。天山北坡GWS具有明显的年内变化和年际变化。GWS在夏季和春季较高，在秋季和冬季较低，峰值出现在6月，最低值出现在10月。1990—2020年天山北坡有85%以上的地区GWS发生了显著下降，全区平均的变化趋势为-0.38 cm/a。其中，艾比湖水系和中段诸河区GWS下降最剧烈，额敏河流域下降速率最小；耕地下降速率最大，草地次之，裸地下降速率最小。日益增强的农业耗水活动是1...
2002年重力卫星GRACE的成功发射极大地促进了地球科学多个领域,包括全球海平面变化、极地冰盖与高山冰川消融、水文以及固体地球等多个领域的发展.然而,GRACE观测数据主要是以球谐系数的形式给出,需要应用者进行一系列预处理才可以得到对应的物理量.为了克服此困难,也为了提高GRACE恢复重力场地空间分辨率,相关机构在近些年推出了新一代GRACE观测数据产品,即Mascon产品.该产品的初衷是便于非大地测量和地球物理专业的人使用,比如水文学家、海洋学家,它无需进行任何后处理过程,使用上更加方便.然而,尽管Mascon产品以较高的空间分辨率(如1°)给出,但是,该产品的应用范围以及其实际的分辨率等都是科学家们非常关注的问题.目前科学家们已经对该产品在不同流域尺度以及不同应用领域上的适用性问题进行了系统性地评估.本文综合介绍了Mascon产品的基本原理和方法、三家Mascon产品的差异,并梳理了该产品和球谐系数产品之间在一些具体物理问题的应用中的适用性以及应该注意的问题,为广大科研工作者提供科学依据和使用参考.
2002年重力卫星GRACE的成功发射极大地促进了地球科学多个领域,包括全球海平面变化、极地冰盖与高山冰川消融、水文以及固体地球等多个领域的发展.然而,GRACE观测数据主要是以球谐系数的形式给出,需要应用者进行一系列预处理才可以得到对应的物理量.为了克服此困难,也为了提高GRACE恢复重力场地空间分辨率,相关机构在近些年推出了新一代GRACE观测数据产品,即Mascon产品.该产品的初衷是便于非大地测量和地球物理专业的人使用,比如水文学家、海洋学家,它无需进行任何后处理过程,使用上更加方便.然而,尽管Mascon产品以较高的空间分辨率(如1°)给出,但是,该产品的应用范围以及其实际的分辨率等都是科学家们非常关注的问题.目前科学家们已经对该产品在不同流域尺度以及不同应用领域上的适用性问题进行了系统性地评估.本文综合介绍了Mascon产品的基本原理和方法、三家Mascon产品的差异,并梳理了该产品和球谐系数产品之间在一些具体物理问题的应用中的适用性以及应该注意的问题,为广大科研工作者提供科学依据和使用参考.
陆地水储量是区域降水、径流、蒸散发、地下水和人类开发利用等相关活动的综合反映,已成为全球水循环观测的重要参数。由于气候变化(如洪水、干旱)和人类活动(如地下水抽取)等的影响,造成了全球范围内陆地水储量呈现出超正常范围的变化,然而目前系统性介绍陆地水储量变化及其归因的研究仍较少。因此,首先系统综述现有的水储量监测方法以及全球陆地水储量及其组分变化,然后从水储量组分变化、水量平衡和气候变化等角度分析全球陆地水储量变化的成因,其次探讨陆地水储量变化对海平面上升的贡献,最后总结全球陆地水储量变化及其成因与影响的相关研究中面临的主要技术难点以及未来可能的发展方向。在过去的十几年中,基于站点观测、卫星遥感和模型模拟的陆地水储量变化及其归因研究已有了一定的进展,而高精度观测水循环关键要素并发展基于卫星观测数据的水循环相关模型将是未来全球水储量变化归因研究的重要课题。研究有助于决策者在气候变化、人类活动不断增强的背景下制定合理的水资源管理措施,从而保障粮食安全、维系社会稳定。
陆地水储量是区域降水、径流、蒸散发、地下水和人类开发利用等相关活动的综合反映,已成为全球水循环观测的重要参数。由于气候变化(如洪水、干旱)和人类活动(如地下水抽取)等的影响,造成了全球范围内陆地水储量呈现出超正常范围的变化,然而目前系统性介绍陆地水储量变化及其归因的研究仍较少。因此,首先系统综述现有的水储量监测方法以及全球陆地水储量及其组分变化,然后从水储量组分变化、水量平衡和气候变化等角度分析全球陆地水储量变化的成因,其次探讨陆地水储量变化对海平面上升的贡献,最后总结全球陆地水储量变化及其成因与影响的相关研究中面临的主要技术难点以及未来可能的发展方向。在过去的十几年中,基于站点观测、卫星遥感和模型模拟的陆地水储量变化及其归因研究已有了一定的进展,而高精度观测水循环关键要素并发展基于卫星观测数据的水循环相关模型将是未来全球水储量变化归因研究的重要课题。研究有助于决策者在气候变化、人类活动不断增强的背景下制定合理的水资源管理措施,从而保障粮食安全、维系社会稳定。
利用CSR最新发布的GRACE RL06数据反演2006～2015年三江源地区陆地水储量的时空变化,并结合GLDAS水文模型、TRMM降水数据及地表冻融数据进行对比分析。结果表明,三江源地区的陆地水和地表水在2006～2015年的变化趋势分别为5.2±1.2 mm/a和-3.8±0.9 mm/a;降水与陆地水的变化密切相关,也是造成陆地水储量呈季节性变化的主要原因;冻土作为特殊的蓄水层,影响着三江源地区地表水与地下水之间的水力联系,冻土活动可能造成GRACE与GLDAS水储量之间的差异;根据GRACE与GLDAS水储量在空间趋势上的差异推测,三江源地区高原多年冻土退化,活动层增厚。