1990-2020年天山北坡地下水储量估算及其时空演变规律

摘要：

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1990-2020年天山北坡GWS持续下降的主要驱动因素.相比于季节变化和亚季节变化,长期趋势性变化是天山北坡GWS时间变化的主导模式.但对于额敏河流域,GWS变化由三者共同主导.特别值得指出的是,在冰川覆盖区联合重力卫星与水储量组分方程开展GWS估算工作面临的挑战之一是缺乏长序列、高分辨率的冰川水储量数据,以往大部分研究忽视了冰川覆盖的影响.本文研究表明,若忽视冰川的影响,将导致天山北坡的平均GWS变化速率至少高估27.56％,应引起重视.

关键词：地下水储量、陆地水储量、GRACE、降尺度、天山北坡

所属期刊栏目：78

分类号：P624.7;S152.33;TP391.41

在线出版日期：2023-09-19（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共20页

页码：1744-1763