卫星重力监测全球地下水储量变化及其特征

地下水储量是水资源管理和陆地表面过程与水循环研究的一个重要参数。然而,由于传统观测技术成本高和空间分辨率低等局限性，很难建立一个全球连续的综合地下水监测网，因此监测全球高时空分辨率的地下水储量及其变化仍是当前的一个挑战。2002年发射的低低卫—卫跟踪“重力恢复与气候试验”(GRACE)重力卫星为高分辨率地监测全球地下水储量及其变化，提供了一种新的可能手段。利用2002年8月~2011年2月的GRACE观测数据估计近10 a的月间隔全球陆地水总储存量，扣除了GLDAS水文模型（全球陆地数据同化系统）中的地表水、冰雪和生物水，得到全球地下水储量时间序列，并分析其季节性和长期变化及其特征。研究结果表明:GRACE探测到全球地下水储量具有明显的季节性变化，例如在南美洲的亚马逊河流域和亚洲中南部的周年振幅达到50 mm，而在澳大利亚南部和非洲北部的周年振幅只有10 mm左右。另外全球地下水储量具有明显的长期变化，如南美洲亚马逊河流域由于洪水造成地下水储量以6 mm/a的速率增加，拉普拉塔地区由于干旱造成地下水储量以7.5 mm/a的速率减少;中国新疆吐鲁番盆地地区的地下水储量以3.1 mm/a的速率减少,中国华北地区的地下水储量以4.8 mm/a的速率下降。     

卫星重力监测全球地下水储量变化及其特征

地下水储量是水资源管理和陆地表面过程与水循环研究的一个重要参数。然而,由于传统观测技术成本高和空间分辨率低等局限性,很难建立一个全球连续的综合地下水监测网,因此监测全球高时空分辨率的地下水储量及其变化仍是当前的一个挑战。2002年发射的低低卫—卫跟踪重力恢复与气候试验(GRACE)重力卫星为高分辨率地监测全球地下水储量及其变化,提供了一种新的可能手段。利用2002年8月～2011年2月的GRACE观测数据估计近10 a的月间隔全球陆地水总储存量,扣除了GLDAS水文模型(全球陆地数据同化系统)中的地表水、冰雪和生物水,得到全球地下水储量时间序列,并分析其季节性和长期变化及其特征。研究结果表明:GRACE探测到全球地下水储量具有明显的季节性变化,例如在南美洲的亚马逊河流域和亚洲中南部的周年振幅达到50 mm,而在澳大利亚南部和非洲北部的周年振幅只有10 mm左右。另外全球地下水储量具有明显的长期变化,如南美洲亚马逊河流域由于洪水造成地下水储量以6 mm/a的速率增加,拉普拉塔地区由于干旱造成地下水储量以7.5 mm/a的速率减少;中国新疆吐鲁番盆地地区的地下水储量以3.1 mm/a的速率减少,中国华北地区的地下水储量以4.8 mm/a的速率下降。     

利用GRACE重力卫星监测黑河流域水储量变化

利用CSR数据中心公布的GRACE重力测量卫星最新数据RL04,经去相关和Fan滤波处理去除误差,提高结果精度,最终反演得到黑河流域2002~2008年水储量变化趋势,并对其进行时序特征和空间分布特征分析。结果表明：黑河流域水储量有明显的季节变化,水储量增加的最大幅度出现在夏季,减少的最大幅度出现在冬季;总体上水储量呈逐年上升趋势,水储量极值与降水极值具有较明显的一致性;水储量在空间上的分布受流域地形影响显著,上、中游水储量呈增加趋势,下游水储量部分地区减少,部分地区增加。     

GRACE重力卫星数据的水文应用综述

重力反演与气候实验卫星GRACE(Gravity Recovery and Climate Experiment)为研究深层地球结构和跟踪地球表面质量变化提供了新手段,在一定程度上完善了当前全球水文监测系统。检测全球或区域水文信息对于研究全球或区域水资源变化和水量平衡具有重要意义。首先对GRACE重力卫星进行概括介绍,然后对GRACE卫星数据在极地高山冰川、海洋和陆地水储量等方面的应用现状进行分析总结,归纳GRACE水文研究中的验证方法,最后总结GRACE水文应用中面临的主要技术难点及可能的解决方案。     

两种重力卫星数据集的区域适用性分析

针对传统水资源监测方法在大尺度区域存在费时耗力、精度低、难以获取长时间序列结果等问题,提出了利用重力卫星遥感数据进行区域水资源反演监测的方法,并对不同数据集的区域适用性进行分析研究.分别采用CSR/JPL提供的GRACE卫星数据反演区域陆地水资源储量及地下水储量变化特征,并与实测地下水埋深反演计算的地下水储量变化结果进...     

GRACE数据反演水储量及监测干旱的应用现状与展望北大核心CSCD

水储量是全球和区域水文循环的重要组分,借此可分析区域水资源和干旱的时空演变规律。传统的水储量监测方法以地下水位监测为主,但站点布设和分布情况限制了大尺度的研究与探索。GRACE(Gravity Recovery and Climate Experiment)卫星提供了大尺度的逐月地球重力场变化数据,国内外众多学者将其反演的水储量变化数据应用至水文学领域,在一定程度上推动了水文学的进步与发展,但目前系统阐述GRACE数据在反演水储量方面的研究仍不够全面,鲜有研究对基于GRACE数据的监测干旱和插补重建现状进行系统性的总结。该研究简要介绍了GRACE数据的应用领域,探讨了两种数据处理方法的优缺点,分析总结了GRACE数据在反演结果验证和不确定性、陆地水储量变化、地下水储量变化、干旱演变与响应、插补重建等方面的应用现状及存在问题,建议未来在变化环境对水储量变化的影响、降低GRACE数据的不确定性、构建更适合干旱监测的干旱指数、提高插补重建GRACE数据精度和提升GRACE数据时空分辨率等方面进一步开展研究,旨在为利用GRACE数据的相关研究提供借鉴与思考。     

基于多源水文数据融合的GRACE水储量精度校正

全球水储量的时空变化研究,对理解全球水循环过程、安排农业生产、防治洪涝灾害等具有重要意义.GRACE重力反演与气象实验卫星为获取全球水储量变化提供了直接观测手段,但不同解算模型和方法导致最终水储量产品之间存在差异.针对现阶段GRACE水储量数据产品中所存在的不确定性,拟结合全球水文模型以及陆面模型数据,采用三角帽方法对...     

针对华北地区地下水河湖生态补水成效的卫星遥感动态监测

为评估华北地区地下水超采治理河湖生态补水成效,基于现有国产卫星遥感影像覆盖能力,收集 2020 年华北地区 22 条(个)河湖流域卫星遥感动态监测影像数据,以相关水利基础数据为依据,构建一套完整的针对华北地区地下水河湖生态补水成效的水体遥感监测方案,将影像进行正射、融合、裁剪等预处理后,运用水体指数和深度学习 2 种方法对预处理后的遥感影像进行解译分析,提取河湖流域水面面积和有水河段长度,并结合河湖生态补水量进行验证,分析年内变化规律。监测结果表明：2020 年 7—12 月期间华北地区补水河湖水面面积和有水河段长度减少趋势减缓,并出现增加趋势。通过生态补水有利于缓解超采区水面面积减少趋势,验证通过统筹多种水源、调节时空布局,开展河湖回补地下水的方案是确有成效的。     

基于Seq2Seq模型的GRACE降尺度研究

为了克服GRACE数据低空间分辨率的局限,采用序列到序列（Seq2Seq）模型,对三种输入时间序列（地表温度、归一化植被指数和降雨）与GRACE时间序列的经验关系进行建模,将美国加利福尼亚州的GRACE数据空间分辨率由1°降尺度到0.1°。结果表明,Seq2Seq模型能获取到较为准确的时序特征与映射关系,通过遗传算法选出最佳超参数后的Seq2Seq模型,纳什系数可达0.97,均方根误差仅为0.23。通过实测地下水的验证可知,降尺度的GRACE数据与实测值有较强的相关性,相关系数最高可达0.85,能较为准确地反映地下水储量的变化。     

地下水监测设备常见故障及成因分析

地下水监测,可以实时掌握水位、水温、水质等地下水动态信息,为管理部门提供决策依据。结合云南省国家地下水监测工程(水利部分)运行以来发生的数据延迟、缺报等问题,基于监测系统结构和运维服务,主要分析研究内容包括:1)地下水监测设备故障表现及成因分析;2)地下水监测终端设备故障表现及成因分析;3)运行维护的建议。结果表明:国家地下水监测(云南)自运行以来,监测数据延迟、缺报主要受设备稳定性影响,亟须将现有的2G设备通信模块升级为4G或5G通信模块,并增加传输信道,作为现有GPRS、短消息通信方式的补充和备份,同时加强地下水专业人才队伍建设,提高监测的时效性。     

利用多源数据分析呼伦湖地表与地下水的动态变化

湖泊对揭示区域环境演变特征与规律具有重要意义.为研究近30 a呼伦湖地区地表水面积与地下水水储量的变化,利用Google Earth Engine(GEE)云平台处理了 1986～2018年间所有Landsat卫星影像.结合卫星测高所获得的水位数据,得到呼伦湖的水体面积长时间变化序列,并将其划分为4个阶段:2000年之...     

病毒在土壤和地下水中迁移研究综述

病毒能够通过多种途径进入土壤和地下水,并在其中迁移。经病毒污染的地下水被人畜直接饮用后可以造成感染,进而引发多种疾病。为了有效的预防和控制病毒污染,必须对病毒迁移机理进行深入的研究。本文在总结已有研究结果的基础上,综述了土壤和地下水中病毒迁移的过程和机理,以及影响病毒迁移的主要因素,并指出还有待深入的问题和今后的研究方向。     

Characterization of terrestrial water dynamics in the Congo Basin using GRACE and satellite radar altimetry

The Congo Basin is the world's third largest in size (~ 3.7 million km²), and second only to the Amazon River in discharge (~ 40,200 m³ s^− 1 annual average). However, the hydrological dynamics of seasonally flooded wetlands and floodplains remains poorly quantified. Here, we separate the Congo wetland into four 3° × 3° regions, and use remote sensing measurements (i.e., GRACE, satellite radar altimeter, GPCP, JERS-1, SRTM, and MODIS) to estimate the amounts of water filling and draining from the Congo wetland, and to determine the source of the water. We find that the amount of water annually filling and draining the Congo wetlands is 111 km³, which is about one-third the size of the water volumes found on the mainstem Amazon floodplain. Based on amplitude comparisons among the water volume changes and timing comparisons among their fluxes, we conclude that the local upland runoff is the main source of the Congo wetland water, not the fluvial process of river-floodplain water exchange as in the Amazon. Our hydraulic analysis using altimeter measurements also supports our conclusion by demonstrating that water surface elevations in the wetlands are consistently higher than the adjacent river water levels. Our research highlights differences in the hydrology and hydrodynamics between the Congo wetland and the mainstem Amazon floodplain.     

数字存储示波器特性及其应用要点

数字存储示波器是采用数字电路进行模/数转换,并通过存储器实现对触发前信号的记忆功能的一种具备存储功能新型示波器;此文尝试在分析数字存储示波器的原理和特性的基础上,对其在工程应用中应注意的问题进行分析。     

用VB实现测控系统中工艺曲线显示和存储

利用VB数据库管理功能和Timer控件,实现了等离子体渗氮工艺测控系统中工艺参数的实时存储。利用Pic-ture控件,解决了工艺曲线显示问题。具体介绍了显示实时监测曲线和历史测控曲线的程序设计方法。