基于GRACE重力衛(wèi)星數據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不多，而且使用數據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，借助格局數據將非洲分為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等效水高數據反演非洲大陸各地理分區(qū)水儲量時空變化，得到非洲大陸年內逐月變化和各地理分區(qū)年際變化。為了保證反演結果正確，選擇GLD

3、AS-NOAH數據進行驗證，兩種數據相關性很好。非洲大陸水儲量年內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年的等效水高數據，年際虧損最明顯的地方分別對應著尼羅河流域、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，還有約翰內斯堡-比勒陀利亞地區(qū)，結合DDI荒

4、漠化指數數據、降水數據和夜光數據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荒漠化指數呈強相關，虧損主要是由荒漠化擴張引起。流域內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各國加強合作。
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5、2)結合GRACE數據、DDI荒漠化指數數據和降水數據，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?；贕RACE研究荒漠化為監(jiān)測荒漠化提供了新的視角。
　　(3)夜光數據顯示約翰內斯堡-比勒陀利亞地區(qū)是非洲大陸亮度最高，范圍最廣的經濟帶。水儲量變化和夜光影像灰度值變化呈負相關，水儲量小幅度虧