基于GRACE时变重力场模型研究印度河-恒河流域水储量变化

印度河和恒河是亚洲的重要河流,流经区域也是印度次大陆人口最集中的地区,研究该区域水储量变化对于保障当地生态环境和经济发展有重要意义.本文利用GRACE_RL05时变重力场模型反演2002-2016年的印度河-恒河流域内陆地水储量变化,并结合GLDAS水文模型获取区域地下水储量变化.研究发现:2002-2016年印度河和恒河流域陆地水储量和地下水储量均呈下降趋势,其中两流域的地下水下降的速率(分别为-7.2 mm／a和-4.7 mm／a)超过整体水储量的下降趋势;综合水文模型数据分析表明:该区域水储量下降的原因是蒸发量上升和降水持续减少的背景下,农业灌溉过程中过度抽采地下水导致的.      

利用GRACE分析阿拉斯加地区质量变化

利用GRACE RL05重力场数据反演2003-2012年阿拉斯加地区质量及水储量变化,构建去相关滤波和300km扇形滤波的组合滤波方式。结果显示,在研究期间内,阿拉斯加地区质量以-30.5Gt/yr的速度减小,其加速度为10.1Gt/yr~2,对海平面上升的贡献率为0.08mm/yr。地表质量减小主要在2003-2005年,约为-91.7Gt/yr,2010年5月后呈现上升的趋势,其速度约为20.1Gt/yr。陆地水储量变化趋势与总质量变化一致,十年间,陆地水的变化速度由2003-2005年的-66.7Gt/yr到2010.5-2012年的26.9Gt/yr,2006-2010.4间趋于稳定,研究期间内,陆地水储量的变化速度及加速度分别为-7.5Gt/yr,9.8Gt/yr2,对海平面上升的贡献率为0.02mm/yr。阿拉斯加地区总质量和水储量变化受周年变化影响较强,其周年振幅分别为43.6mm、29.7mm,并且在每年的3月和2月周年振幅分别达到最大值。     

流域耗水平衡方法与应用

流域水量平衡分析是水资源现状评价与水资源合理调度研究工作中的-个核心.本文基于遥感技术估算的蒸散,结合监测统计数据,提出了流域耗水平衡方法,以海河流域为例进行了2002年-2007年流域及子流域的耗水平衡分析,流域多年平均蓄变量为-62.3亿m3,其中农业生产是流域水资源消耗的主要因素,占耗水总量的54.3%,年际变动范围较小(-5%-8%).通过流域蓄变量变化和流域蒸散结构的分析,揭示海河流域存在的水资源问题,为流域水资源管理和节水型社会建设耗水控制和节水方案提出建议.     

利用GRACE时变重力场反演黑河流域水储量变化

黑河流域水储量变化对该区域的生态环境和经济建设等具有重要影响。本文利用2002年8月至2011年6月GRACE（Gravity Recovery and Climate Experiment）时变重力场模型GRGS-EIGEN-GL04,采用去相关滤波P3M6与300km高斯滤波相结合的滤波方法反演了黑河流域陆地水储量变化,扣除GLDAS（Global Land Data Assimilation System）水文模型计算的土壤水和冰雪变化,给出了黑河流域地下水储量的时空变化,并利用张掖地区23口地下水测井数据对地下水反演结果进行了初步验证。研究结果表明：（1）黑河流域陆地水储量整体上呈现减少趋势,与该流域气候变化和CPC水文模型的计算结果具有较好的一致性,其减少速率为2.3cm/a等效水高;（2）黑河流域地下水储量呈现长期减少趋势,其减少速率为2.5cm/a等效水高,上、中游区域地下水储量减少速率相当,下游区域地下水储量减少速率明显小于中上游区域。     

GNSS垂向位移反演中国大陆地区陆地水储量变化

为了研究中国大陆地区的陆地水储量变化，利用陆态网182个GNSS站点垂向坐标时间序列反演了中国大陆地区2011—2021年的陆地水储量变化，并结合GRACE时变重力场数据、GLDAS水文模型和GPM降雨数据对中国大陆地区不同流域的陆地水储量反演结果进行对比分析。结果表明：(1)中国西南地区陆地水储量变化振幅最为显著，华南地区次之，西北内陆地区最不明显；(2)GNSS的结果与GRACE和GLDAS总体上具有较高的一致性，但在不同地区存在差异。其中，华南地区多种数据集一致性较高，华北地区则相对差异较大，可能是受该地区地下水减少的影响。结果表明GNSS可以作为监测区域陆地水储量变化的有效手段。     

科尔沁沙地陆地水储量变化的GRACE时变重力场探测

为了实现科尔沁沙地的水资源监测,该文采用2003年7月至2010年12月的GRACE月重力场模型,经过去相关滤波、高斯平滑滤波和GIA改正,利用尺度因子法恢复重力场信号,反演科尔沁沙地的陆地水储量变化,与CPC水文模型反演结果进行对比分析。研究结果表明:由GRACE Release-05Level-2数据反演得到的2003年7月至2010年12月科尔沁沙地陆地水储量下降速率为-13.2±2.6(mm·a-1);CPC水文模型反演的该地区陆地水储量变化曲线与GRACE反演结果呈现出良好的一致性,具有相似的季节变化;2009年秋至2010年春该地区陆地水储量呈现直线减少,并达到最低点,这一现象与该时段中国北方的干旱事件相一致。     

基于GPS垂向位移测定云南地区陆地水储量及其对累积降雨的响应机制

本文基于中国大陆构造环境监测网（陆态网）GPS台站垂向形变数据,通过主成分分析计算云南省6大流域陆地水负荷形变,并与降雨数据进行相关性分析和交叉小波分析。结果表明,云南省各流域陆地水储量变化相对于降雨在半年和年周期上分别存在1.5~2.25和3~6个月的滞后,不同周期滞后的叠加使陆地水储量与累积降雨量之间存在显著的负相关性,6大流域的降雨累积天数各不相同,均在47~109 d之间。本文由此提出一种云南地区陆地水储量对累积降雨的响应机制。     

GRACE卫星的冰川消融与水储量变化探讨

针对青藏高原地区的冰川消融会影响发源于该地区的长江流域水储量变化这一情况,该文对二者的相关性进行深入研究。基于GRACE卫星2004—2010年重力数据,联合水文模型,利用水量平衡法,计算得到青藏高原地区冰川消融的平均速率为0.369cm/a,表明青藏高原冰川正在以较大速率消融;进而反演建立青藏高原和长江流域两个区域质量变迁的时间序列,计算得到两个区域的平均变化速率分别为-0.095cm/a和0.381cm/a,表明青藏高原地区的质量在以缓慢的速率减少,而长江流域水储量具有逐年增加的趋势且变化速率更大;最后通过分析计算结果,得出青藏高原地区冰川消融对长江流域水储量变化的贡献占其整个水量变化的20%。     

GRACE重力卫星在陆地水储量变化监测中的应用

介绍了GRACE重力卫星,并对GRACE重力卫星数据在陆地水储量变化中的应用现状进行分析,总结了GRACE重力卫星数据在陆地水储量变化检测中的数据获取、计算方法和精度分析,以及Grace数据在不同区域尺度陆地水储量变化估算中的应用情况,最后,指出GRACE在水储量应用中的不足和未来的研究方向。     

利用GRACE、GPS和绝对重力数据监测斯堪的纳维亚陆地水储量变化

重力卫星GRACE(gravity recovery and climate experiment)监测斯堪的纳维亚半岛陆地水储量变化会受到冰川均衡调整(GIA)信号的严重影响。首先根据该地区绝对重力和GPS并址观测数据计算了GIA重力和垂直位移的实测线性比值,利用该比值和GPS网观测的垂直位移速度场得到了GIA重力。然后,对GRACE观测的重力变化速率进行GIA重力改正,进而可分离陆地水储量变化趋势,避免了使用GIA模型所带来的巨大不确定性,并根据观测数据完整估计了所得结果的不确定性。最后与水文模型作对比分析。结果表明,实测的GIA重力-垂直位移线性比值为0.148±0.020μGal/mm(1Gal=10-2 m/s2),该结果检验了Wahr的理论近似值且与北美实测的结果非常接近。2003年1月至2011年3月期间,斯堪的纳维亚半岛陆地水储量存在明显的增加趋势,信号的主体位于半岛南端的维纳恩湖附近,总的水量增加速率为4.6±2.1km3/a,数据观测期间的累积增加水量为38±17km3。研究结果与WGHM水文模型的结果有较好的一致性,相关系数达到0.69,而与GLDAS水文模型的相关性略小。     

利用GRACE重力卫星反演2003~2013年新疆天山地区陆地水储量时空变化

利用2003-1~2013-12的GRACE月重力场数据来计算新疆天山地区陆地水储量的变化,采用去相关滤波和300 km高斯滤波相结合的方法来滤除GRACE数据中的噪声,同时采用尺度因子的方法来减小GRACE后处理误差的影响,并利用Paulson模型结果来扣除由冰川均衡调整（GIA）对水储量反演结果的影响,把得到的最终结果与同期GLDAS、CPC水文模型进行了验证分析。结果表明,GRACE反演结果与两个水文模型的模拟结果变化趋势基本一致,在2003~2013年间,研究区域的水储量整体上呈现下降趋势,速率为-0.54±0.27 mm/a左右,但期间水储量变化波动较大,在2008年10月份左右,该区域水储量较同期呈现明显减小,这与该时段的干旱事件相一致。     

ETWatch的模型与方法

流域水量平衡分析是水资源现状评价与水资源合理调度研究工作中的一个核心。本文基于遥感技术估算的蒸散,结合监测统计数据,提出了流域耗水平衡方法,以海河流域为例进行了2002-2007年流域及子流域的耗水平衡分析,流域多年平均蓄变量为-62.3亿方,其中农业生产是流域水资源消耗的主要大户,占耗水总量的54.3%,年际变动范围较小（-5%~8%）。通过流域蓄变量变化和流域蒸散结构的分析,揭示海河流域存在的水资源问题,为流域水资源管理和节水型社会建设提出建议。     

2000-2016年广西防城金花茶自然保护区关键生态环境参数时空变化

植被覆盖度（FVC）和叶面积指数（LAI）作为关键生态环境参数,其时空动态变化的遥感监测对揭示陆地生态环境演变规律与科学监管生态环境具有重要意义。本文基于2000-2016年GLASS产品的植被覆盖度和叶面积指数数据,对广西防城金花茶国家级自然保护区FVC和LAI的时空动态变化进行监测。研究结果表明：①2000-2016年保护区的FVC和LAI较高,FVC和LAI的变化呈增长的趋势,空间分布整体情况是东部区域好于西部区域;②2000-2016年保护区年均FVC和年均LAI分别增长了7.48%、28.47%;③保护区年均FVC的最低值和峰值分别是在2004年和2016年,其值分别为0.711、0.833,保护区年均LAI的最低值和峰值分别是在2000年和2016年,其值分别为3.425、4.400。     

GOSAT卫星数据监测中国大陆上空CO2浓度时空变化特征

中国地区大气CO2浓度对全球气候变化有重要的影响。本文基于日本GOSAT卫星短波红外CO2的长期观测数据,对2010年-2016年中国大陆上空CO2浓度的分布特征和变化趋势进行分析研究。利用高精度的地基TCCON站点CO2观测对GOSAT CO2数据进行精度验证,结果表明,GOSAT CO2具有较高的精度,相对TCCON CO2的偏差为-1.04±2.10 ppm,两者的相关系数高达0.90;利用中国地区7年的GOSAT CO2观测数据分析研究显示,CO2浓度高值主要分布在中国的浙江-江苏-安徽地区、京津冀地区和湖南-湖北-河南-陕西地区;截至2016年,中国大部地区CO2浓度超过400 ppm;中国大陆CO2平均浓度呈现明显的逐年增长趋势,从2010年的387.76 ppm增长到2016年的402.18 ppm,年增长率约为2.31 ppm/a,略高于同期全球平均水平。     

基于北斗/GNSS的中国-中南半岛地区大气水汽气候特征及同降水的相关分析

本文采用统一的处理模型和处理策略对中国-中南半岛地区地基北斗/GNSS测站2006—2016年历史观测数据进行高精度重处理和水汽反演,获得近10年的大气可降水含量（PWV）产品。基于北斗/GNSS PWV产品,研究了该地区大气水汽平均含量、年周期振幅和半年周期振幅等气候特征,发现这些特征主要受到了测站纬度、高程以及季风的影响。通过分析PWV同并址气象站降水观测的关联特性,揭示了该地区大气水汽含量同降水相关性随测站纬度减小而降低的特点（在云南相关系数可达0.8,在靠近赤道的泰国南部相关系数约为0.2）。此外,PWV和降水的距平值相关分析表明,相比于历史同期,大气水汽含量较高的月份在一定程度上对应着降水异常偏高,两者相关系数为0.2~0.4。     

ENSO影响下的西太平洋地区海陆水储量变化分析

利用2005-01-2016-12的GRACE卫星数据，结合测高、ARGO（array for real-time geostrophic oceanography）、TRMM（tropical rainfall measurement mission）降水数据和MEI（multivariate ENSO index），从海平面、海水质量、海水比容和陆地水储量的非季节性变化分析了厄尔尼诺-南方涛动（El Ni?o/Southern Oscillation，ENSO）对西太平洋及其沿岸地区的影响。在GRACE数据处理过程中考虑了地震构造信号的影响，并采用正演模型法来恢复时变信号。结果表明，西太平洋地区平均海平面（western Pacific mean sea level，WPMSL）变化对ENSO的响应表现为:厄尔尼诺期间海平面下降，拉尼娜期间海平面上升；尤其在2014-2016年厄尔尼诺期间，WPMSL下降了近26.2 mm。比容变化为影响WPMSL非季节性变化的主导因素。澳大利亚和中南半岛水储量异常在年际变化上也较好响应了ENSO，与MEI的相关系数分别为-0.61（滞后3个月）和-0.65（滞后8个月）。长江流域对ENSO的响应主要在中下游区域，2014-2016年厄尔尼诺造成了该时期长江流域水储量达到近几年的极大值。     

时序InSAR技术在监测马村区地面沉降中的应用

本文利用Sentinel-1A SAR影像,通过小基线集(SBAS-InSAR)技术获取了马村区2016年10月26日至2019年3月9日地面沉降的年平均形变速率。监测结果表明,由于土地整治政策、人工开采以及矿区长期排水等因素的影响,马村区内存在多个沉降中心,其中最大沉降量达到-200 mm,最大形变速率达到-88 mm/a。通过建立剖面,提取并分析了张白河村、亮马村和新村附近沉降中心的沉降现状。     

Estimation of discharges at river mouth with MODIS image

The transport of the sediment, carried in suspension by water, is central to hydrology and the ecological functioning of river floodplains and deltas. River discharge estimation is useful for demonstrating this information. In this study, we extracted MODIS reflectance values from a pixel near the river mouth after carrying out the simple atmospheric correction method, then applied single regression analysis to reflectance values and the in situ discharge of Naka River in Tokushima prefecture and Monobe River in Kochi prefecture, Japan. MODIS images and in situ data were taken from January through December, 2004. As a result, both in Naka River and Monobe River, robustly positive relationships between the discharges observed in situ and remotely sensed MODIS reflectance data in the region of river mouth were found throughout the year. In addition, we estimated monthly and annual average discharge from the MODIS reflectance with the regression formula. As a result, in situ average discharge was well estimated.