利用GRACE数据研究中国区域干旱及地下水变化

论文摘要

我国幅员辽阔,部分区域地理位置复杂、气候多变、干旱频发;同时我国农业用水灌溉效率较低,很多地方地下水开采严重,地下水超采带来的环境问题日益突出。本文利用GRACE（Gravity Recovery and Climate Experiment）时变重力场模型并辅助其他相关数据对我国长江中下游平原、西南地区、华北平原的干旱和地下水变化情况进行研究分析。对指导我国的抗旱救灾工作、合理利用地下水资源,确保地下水资源可持续发展有积极作用。用CSR（Center for Space Research）发布的2003.12012.12的时变重力模型数据,半径为400km的高斯滤波和P5M20改进的去相关滤波,反演三个区域陆地水储量的月平均值,结合降水数据分析得到:长江中下游平原、西南地区降水与陆地水储量变化时空一致性较好,华北平原陆地水储量变化相对于降水可能存在滞后期。用单一的尺度因子恢复法获取三个区域陆地水储量变化时间序列,长江中下游平原与华北平原陆地水储量最低值在2011年5月,西南地区最低值在2010年3月,初步判定三个区域在对应时段有干旱发生。结合欧洲干旱研究中心发布的干旱指数数据验证了GRACE时变重力场模型数据干旱探测结果准确。通过降水数据与气温数据对三个区域干旱产生的气候因素进行分析得到:2011年5月长江中下游平原与华北平原干旱的主要原因是降雨量偏少,2010年3月西南地区干旱的原因为降水量偏少和气温偏高、蒸发量偏大。长江中下游平原与西南地区地下水储量呈上升趋势,速率分别为:5.2?0.85mm/a、3.6?0.66 mm/a;华北平原地下水储量呈下降趋势,速率为:-5.5?0.96mm/a。长江中下游平原与西南地区地下水夏季高、冬季低;这与两地的农业耕作模式相符,夏季降水量增加地下水得到补充,冬季冬小麦依靠地下水进行灌溉。长江中下游平原地下水储量变化以长江为界存在明显的南北差异,主要原因可能为:冬季,长江以北地区冬小麦存在明显越冬期,长江以南地区冬小麦不存在越冬期;夏季,长江以南区域主作物为双季稻而长江以北区域主作物为单季稻,两种作物在生育周期内需水量不同。华北平原地下水储量冬季高、春末夏初低,这与华北平原冬小麦存在明显越冬期,冬季农作物所需灌溉用水较少;春末夏初处于冬小麦与夏玉米轮作期,降水不能满足农业用水,地下水开采力度加大的农业耕作模式相符合。三个区域夏季地下水变化的主要影响因素为降水量、冬季主要是人为因素。三个区域在干旱时段地下水储量明显低于相邻年份历史同期值,这可能与干旱期人类对地下水依赖程度增强开采量增大有关。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 李杰

导师: 范东明

关键词: 时变重力场,干旱探测,地下水,农业用水

来源: 西南交通大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 气象学,地质学

单位: 西南交通大学

分类号: P641;P426.616

DOI: 10.27414/d.cnki.gxnju.2019.002186

总页数: 68

文件大小: 24743K

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