基于GRACE重力衛(wèi)星數(shù)據(jù)非洲大陸水儲量的時空變化分析.pdf

1、基于GRACE重力衛(wèi)星觀測區(qū)域水儲量的時空變化有利于探索區(qū)域水圈變化和水資源平衡情況，成為展現(xiàn)中長空間尺度水儲量變化情況的一個新方式。近年來，氣候變化、沙漠擴張以及經(jīng)濟發(fā)展都對非洲大陸的水儲量分布造成了極大的影響。然而非洲大陸的水儲量變化信號強度不如南極洲、格陵蘭島和亞馬遜河流域等區(qū)域，非洲地區(qū)基于GRACE的水儲量變化研究為數(shù)不多，而且使用數(shù)據(jù)的時間跨度和版本都有所不足，研究范圍也不夠全面，變化明顯地區(qū)研究深度有限。
　　溫度帶

2、、干燥度、地形、植被等格局分布都會影響水儲量的變化，非洲大陸幅員遼闊，借助格局數(shù)據(jù)將非洲分為5個地理分區(qū):以沙漠為主的北部荒漠區(qū)、由荒漠向草原演變的中北過渡區(qū)、以剛果盆地為主的中部盆地區(qū)、以東非大裂谷為主的東部裂谷高原區(qū)和最南端的南部高原區(qū)。本文采用了2003年1月份到2014年12月份之間的重力衛(wèi)星GRACE等效水高數(shù)據(jù)反演非洲大陸各地理分區(qū)水儲量時空變化，得到非洲大陸年內(nèi)逐月變化和各地理分區(qū)年際變化。為了保證反演結(jié)果正確，選擇GLD

3、AS-NOAH數(shù)據(jù)進行驗證，兩種數(shù)據(jù)相關(guān)性很好。非洲大陸水儲量年內(nèi)最明顯的變化是范圍涉及中北過渡區(qū)、中部盆地區(qū)和東部裂谷高原區(qū)的旱/雨季現(xiàn)象，地理分區(qū)年際趨勢分析顯示2003～2014年非洲大陸除了中部盆地區(qū)外基本處于虧損趨勢。疊加2003～2014年的等效水高數(shù)據(jù)，年際虧損最明顯的地方分別對應(yīng)著尼羅河流域、北部荒漠區(qū)和中北過渡區(qū)之間的薩赫勒地帶以及南部高原區(qū)西北部的卡拉哈里盆地三個地理單元，還有約翰內(nèi)斯堡-比勒陀利亞地區(qū)，結(jié)合DDI荒

4、漠化指數(shù)數(shù)據(jù)、降水數(shù)據(jù)和夜光數(shù)據(jù)對這些虧損明顯的地區(qū)深入研究，分析引起水儲量變化的原因。結(jié)果表明:
　　(1)尼羅河流域上游引起水儲量虧損的主要原因是坦桑尼亞境內(nèi)的富特文勒冰川面積在縮減，肯尼亞的冰蓋也大范圍融化消退，導(dǎo)致赤道湖泊群水位下降，繼而引起水儲量的虧損。中游水儲量變化和DDI荒漠化指數(shù)呈強相關(guān)，虧損主要是由荒漠化擴張引起。流域內(nèi)國家水儲量虧損嚴重，“水政治”問題依然存在著，水資源管理需要流域內(nèi)各國加強合作。
　　(

5、2)結(jié)合GRACE數(shù)據(jù)、DDI荒漠化指數(shù)數(shù)據(jù)和降水數(shù)據(jù)，世界上荒漠化擴張最嚴重的薩赫勒地帶和卡拉哈里盆地水儲量呈現(xiàn)逐年虧損。非洲大陸荒漠化治理嚴重滯后，本文選取的荒漠化治理效果良好的陜西荒漠化監(jiān)測區(qū)，荒漠化治理使得水儲量得到一定程度的恢復(fù)?；贕RACE研究荒漠化為監(jiān)測荒漠化提供了新的視角。
　　(3)夜光數(shù)據(jù)顯示約翰內(nèi)斯堡-比勒陀利亞地區(qū)是非洲大陸亮度最高，范圍最廣的經(jīng)濟帶。水儲量變化和夜光影像灰度值變化呈負相關(guān)，水儲量小幅度虧