基于 GRACE 的柴达木盆地水储量变化

水储量是反映区域水资源变化和水量平衡的重要指标,重力反演与气候实验(GRACE)卫星数据为大尺度的水储量变化评估提供了数据支撑。应用2003-2015年的GRACE RL05时变重力场数据并结合地面实测资料,研究柴达木盆地的水储量时空变化特征及其归因。结果表明:13年间柴达木盆地水储量变化呈上升趋势,月平均上升速度约0.26mm;多年平均水储量变化幅度由南向北增量递减,变化幅度8.29~69.38mm;研究区水储量增加与降水量增多的趋势一致。基于GRACE时变重力场反演水储量的方法,为西北资料稀缺地区的水储量变化评估提供了重要支撑。     

基于GRACE数据监测黄河流域陆地水储量变化

利用2003—2015年的GRACE重力卫星数据,结合降水量与蒸发量数据,研究黄河流域水储量的时空变化情况,分析其变化趋势与影响因素,并将GRACE数据与GLDAS水文模型的反演结果进行比较,验证GRACE反演结果的准确性。结果表明:研究时段内,黄河流域水储量呈下降趋势,水储量呈现季节性变化,夏秋季水储量较丰,春冬季较少,空间上由西向东递减;相比蒸发量,水储量与降水量相关性更好。     

利用GRACE时变重力场探测长江流域水储量变化

由于水储量分布不均以及拟合条件不完善,传统水储量探测方法存在局限性,而GRACE(Gravity Recovery and Climate Experiment)重力卫星克服了这些局限,为探测陆地水储量变化提供了新思路。利用CSR(Center for Space Research)提供的GRACE时变重力场模型,辅以P4M6去相关滤波以及高斯平滑滤波等,反演了长江流域2003~2013年陆地水储量变化,采用GLDAS（global land data assimilation system）和WGHM（WaterGAP Global Hydrology Model）水文模型进行对比验证,并对计算得到的水储量时变序列进行趋势项分析。结果表明,GRACE时变重力场能较精确地反演长江流域水储量变化;长江流域水储量呈缓慢增长趋势,增长速度约为0.6 cm/a,长江流域中下游区域水储量增长速度明显大于长江上游区域。     

2002-2015年西北地区陆地水储量时空变化特征

在干旱—半干旱地区,陆地水是经济社会发展的重要水源。本文利用高斯平滑滤波处理的2002—2015年逐月GRACE卫星时变重力场数据,反演了西北地区陆地水储量变化。结果表明：在时间上,西北地区陆地水储量总体呈现下降趋势,每月减少0.014 cm,相当于每年减少53.5亿m³。在空间上,2002—2015年间陆地水储量减少区域约为224万km²,增加区域约为106万km²。各地区陆地水储量呈现明显的季节变化,7月达到年内最大值,陆地水储量处于盈余状态;冬、春季节为年内的低值区,陆地水储量处于亏损状态;陆地水储量的变化与降雨季节变化一致,表明西北地区降水是最重要的陆地水来源。     

GRACE反演近年青藏高原及雅鲁藏布江流域陆地水储量变化

利用2005年至2010年6年的GRACE(Gravity Recovery and Climate Experiment)数据反演,研究了青藏高原地区以及雅鲁藏布江流域的季节及年陆地水储量的变化情况.结果显示:在研究区,伴随着显著地季节性波动,年水储量均有明显的下降趋势.同时,流域GRACE数据反演结果和国际上几种模式的水文模拟结果比较表明,GRACE在两个流域上的反演结果与CPC水文模型模拟结果变化趋势较为一致,但水储量年、季变化幅度偏大,而与GLDAS发布的CLM与VIC模型的结果则相差甚远,主要原因归结为青藏高原地区气候条件复杂导致模型的不确定性及误差较大,而大多水文模型缺乏对地下水变化的模拟能力所致.     

基于GRACE的京津冀地下水储量变化

基于2003—2019年GRACE陆地水储量变化数据和全球陆地水文模型（global land data assimilation system,GLDAS）数据反演京津冀地下水储量变化,运用时空分析方法对地下水等效水高变化进行时空演变特征分析。在空间变化上,整个京津冀地下水等效水高变化速率约为-51.77 mm/a,其中：北京市变化速率最低,约为-38.15 mm/a;天津市变化速率最高,约为-62.85 mm/a;河北省变化速率与区域平均变化水平相当,约为-52.42 mm/a。基于Sen Slope和Mann-Kendall非参数检验法分析得出西部、西南部和中部地区地下水等效水高下降[JP]趋势最明显,东北部下降趋势最小。在时间变化上,地下水等效水高变化具有一定的季节性规律：夏季变化速率最大,约为-75.99 mm/a;冬季变化速率最小,约为-37.24 mm/a;春秋两季的变化速率大致相同,分别为-52.34 mm/a和-48.21 mm/a。在影响因素分析中,人类活动是引起京津冀地区地下水等效水高变化的主要因素。研究结果可为科学掌握京津冀地下水储量时空变化规律提供数据支撑。     

利用GRACE模型反演长江流域陆地水储量的变化

长江流域是我国重要的经济区域,分析其陆地水储量变化对研究气候变化及安排农业生产、防治旱涝灾害等具有重要的意义。利用同济大学最新解算的GRACE时变重力场模型Tongji-Grace2018,采用去相关滤波P4M6和300 km扇形滤波进行预处理,来反演长江流域2003年1月至2016年8月的陆地水储量变化(TWSC, terrestrial water storage change)并分析其时空分布特性,同时将其反演结果与CSR RL06模型的反演结果进行了对比。研究结果表明:(1)长江流域陆地水储量变化呈上升的趋势且季节性特征明显;Tongji-Grace2018模型反演的时段内长期趋势变化速率为0.58 cm/a,周年振幅为4.23 cm;CSR RL06模型反演得到的长期趋势变化速率为0.63 cm/a,周年振幅为4.04 cm。由此可见,Tongji-Grace2018模型反演的质量变化信号更明显。(2)在空间分布上,两种模型反演的长江流域水储量变化均表现出了中游和下游大、上游小的特征。(3)从季节角度分析可知,水储量夏季盈余,春冬季亏损,秋季变化基本平衡。此外,流域内的各省中,湖南和江西两省的水储量变化的周年振幅和趋势最大,分别约为6 cm/a和1 cm/a。研究成果对合理调配水资源具有重要的意义。     

GRACE 重力卫星探究我国华北地区陆地水储量变化

利用 GRACE( gravity recovery and climate experiment) 卫星 2003- 2013 年资料分析了华北地区陆地水储量变化, 并与同时间段的 CPC( climate prediction center) 、GLDAS( global land data assimilation system) 水文模型进行比较, GRACE 与 CPC 和 GLDAS 的相关系数分别为 0.679、0.817, GRACE 与 GLDAS 相关性更强。得出结论: 2003- 2013 年华北地区陆地水减少, 变化率为- 1. 8 km3 / a, 扣除地表水后, 地下水变化率为- 1. 3 km3 / a。其中, 2003- 2004 年地下水有所增加, 2005- 2013 年下降, 2010 年以后下降趋势变缓。GRACE 反演与水文模型模拟结 果显示, 2006、2009 年的等效水柱高( equivalent water heig ht , EWH) 均明显小于长期平均值, 并且 GRACE 最值对应月份异常, 对比国家统计局数据分析结果, 这两年水资源总量、地表水资源量、地下水资源量处于低谷区, 这与同年发生的自然灾害相对应。     

近500年黄淮海地区洪旱事件时空变化特征

依据近500年洪旱等级数据,采用滑动平均、累积距平、频率统计、小波分析和Mann-Kendall突变检验和空间分析方法,评估了研究区近500年洪旱灾害时空变化特征。结果表明:黄淮海地区洪旱灾害具有明显的年际和年代际变化,近年来趋向干旱发展。各子区域的年际变化存在一定的差异,突变时段差别较大。洪旱灾害发生周期的空间分布差异性显著,19世纪后半叶以来洪旱灾害频繁。研究结果对于防灾减灾、灾害预测、工程建设以及相关研究等有重要的价值。     

基于GRACE重力数据反演黄河流域陆地水储量变化

基于GRACE重力卫星数据反演黄河流域2002-2013年陆地水储量变化,并通过GLDAS验证GRACE反演结果。在此基础上采用皮尔逊相关系数法进一步探究陆地水储量与降水、气温、蒸散和植被NDVI的关系。结果表明:基于GRACE数据能够较好地反演陆地水储量; 2002-2013年间黄河流域的水储量以0.56 cm/a的速度减少,且具有明显的季节特征,水储量在1-6月呈亏损状态,7-12月呈盈余状态;对黄河流域水储量变化与降水、气温、蒸散和NDVI进行滞后性分析,表明其与降水、蒸散、NDVI有两个月的滞后效应,与气温为3个月。     

1961- 2013 年贵州省地面温度时空变化特征

利用贵州省1961-2013年逐日0cm地面温度观测资料,采用ArcGIS空间分析、线性趋势分析、小波分析、Mann-kendall非参数统计检验法等对贵州省地温的空间分布、变化趋势、突变特点、周期变化等进行研究。结果表明:平均地温、平均最低地温年际、季节空间分布大致从黔西北向黔东南随经度增加、海拔和纬度的降低而逐渐升高;平均最高地温年际与秋、冬季空间分布大致从黔东北向黔西南随着经度、纬度的降低和海拔的升高而逐渐升高。平均地温与平均最低地温年际、季节变化均呈增温趋势,尤以平均最低地温年际、季节增温趋势最显著;平均最高地温年际与春、夏、秋季均呈增温趋势,冬季呈缓慢下降趋势。平均地温、平均最高地温、平均最低地温年际、季节突变集中于20世纪90年代以来;且均以春、秋季突变十分显著。平均地温、平均最高地温、平均最低地温年际、季节周期变化主要以长周期为主周期。年平均地温、年平均最低地温与海拔呈显著的负相关,与经度呈显著的正相关,而年平均最高地温则与纬度呈显著的负相关。     

1960-2016年冀西北地区降水时空变化特征研究

区域尺度的降水量时空特征研究对干旱半干旱地区的生态保育工作具有重大的现实意义。根据冀西北地区14个气象站点1960-2016年逐日降水资料,运用Mann-Kendall非参数检验法和反距离权重插值法,分析了该地区降水量时空变化规律。研究表明:1960-2016年研究区气候的季风性减弱,年内降水呈现秋、冬、春季增加,而夏季减少的趋势;平均年降水量呈增加趋势(Z=0. 13,β=0. 08 mm/a);区域内部干湿趋势空间差异较大,地处半干旱区的北部坝上地区4个站点皆呈减少趋势,地处半湿润区的南部坝下地区则各有5个站点分别呈增加和减少趋势;降水空间分布上呈东多西少、南多北少、自东南向西北递减趋势,并在中东部及西北部分别出现降水高值和低值中心。     

南通地区地下水循环与水化学时空变化规律研究

过去数十年来,江苏南通地区地下水水化学特征发生了较大的变化。为探明其水化学演化及时空变化规律,对南通地区地下水开展了野外调查取样及水化学测试分析,并利用Surfer8.0软件绘制出研究区域内浅层和深层地下水TDS、Cl-等值线图。研究结果表明,该区的浅层地下水含水层和深层地下水含水层属于不同的地下水循环系统。水化学显示2001~2007年间地下水咸化程度达到最高峰,全区咸化情况普遍严重;在空间上,总体浅层地下水由中西部内陆向东部沿海逐渐由淡水变为微咸水、咸水,西北部远海地区和中部南通地区地下水水质较好,咸化较严重的区域主要集中在东部沿海尤其是东南角沿海和海晏镇一带。     

玉米田地温的时空变化特征及其预报

根据新疆某灌区玉米田地温和气温的连续动态监 测资料，分析了覆膜与不覆膜条件下不同观测时刻地温的时空变化特征，根据不同观测时刻覆膜与不覆膜地表0cm温度与气温之间的联系，将全生育期的地温及气温分阶段处理，并对不同时刻地温的分阶段特征作了进一步探讨。地温的时空变化特征为其预报提供了依据，采用前1日20:00气温预测第2日8:00的25cm地温，用已得的线性关系可求得0cm地温，从而预报了8:00的剖面地温，以变化相对平缓的8:00地温作为基础值，将14:00及20:00 地 温转化为无量纲形式，其变化规律与深度之间有很好的相关性，从而使科学地预报该地区剖 面地温成为可能。     

长江流域1961~2015年不同等级干旱时空变化分析

分析长江流域历史时期的干旱时空变化特征,对于目前和未来的干旱应对具有重要参考价值。采用12月尺度标准化降水指数（SPI_12）对长江流域134个气象站1961~2015年逐日降水数据进行统计分析,探究了流域内不同等级干旱的时间变化特征和空间分布格局。结果表明：长江流域每年发生干旱的平均次数和站点数均没有明显变化趋势,但特旱发生次数和站点数均呈升高趋势;流域内各站点发生干旱的频率主要介于30%~35%之间,四川盆地、云南省北部、贵州省北部发生干旱的频率大多呈增加趋势,其他地区干旱发生频率以降低趋势为主。上述结果表明,长江流域不同等级干旱呈现不一致的时间变化特征,发生特旱的风险呈增加趋势,不同区域的干旱变化趋势也存在显著差异,因此需要分区制定针对性的应对措施。     

磴口县地下水埋深时空变化特征

选取荒漠绿洲区磴口县1988年-2013年17个观测站逐月水位埋深数据,运用kernel K-means及经验模态分解(EMD)方法,探索26年来研究区地下水埋深时空变化特征。结果表明:17个测站分为三个聚类中心,第一聚类中心包括6个测站,地下水平均埋深最大。第二聚类中心包括4个测站,地下水平均埋深次之。第三聚类中心包括7个测站,地下水平均埋深最小;26年来第一和第二聚类中心地下水埋深呈增大趋势,增大幅度分别为0.014 m、0.26m。第三聚类中心地下水埋深呈减小趋势,减小幅度为0.08m;三个聚类中心地下水埋深年内变化趋势基本相同。