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【前沿报道】Nature Geoscience:下降中的内陆盆地水储量
2019-01-07 | 作者: | 【 】【打印】【关闭

  内陆盆地是指与海洋不直接相连的盆地,它们约占全球面积的1/5,全球干旱区面积的1/2。在内陆盆地,由于河流分布相对有限,湖水与地下水均扮演着重要的角色,水资源为生产和生活所必需,并与内陆生态的发展演变密切相关。在当前全球变暖和人类活动的影响下,对水资源储量变化进行评估显得尤为重要。 

  在部分内陆盆地,已有文献表明水资源储量在近几十年存在下降趋势,但一直未见有全球性的评估。Nature Geoscience最近发表了美国堪萨斯州立大学Jida Wang与南京地理所宋春桥等的研究成果,他们基于Grace重力卫星数据,结合光学遥感、多源测高卫星资料及水文模型,定量估算全球不同区域内陆盆地的地表水、土壤水与地下水储量变化情况。 

  研究结果表明:全球内流区的水储量在21世纪初正以惊人的速率下降。2002-2016年期间,全球内陆盆地水储量每年减少106.3 Gt(约1000亿立方米),损失速度约相当于每年干涸掉一个青海湖或25个太湖的水量。内陆盆地减少的水量不会消失,它主要以水汽的形式重新参与水循环,并可能会引起海平面的变化。近年来,全球海平面上升速率达3.4 mm/年(Cazenave et al., 2014)。过去14年,内陆盆地减少的水如果全部进入海洋,会造成海平面上升约4 mm,其贡献相当于全球冰川(不计算格陵兰和南极)融水的一半。而且,内陆盆地与外流盆地相比,它的水储量对气候系统(如ENSO)的年际指数变化并不敏感。相反,它有显著的十年际演化趋势,这很可能与近些年的人类活动有关,比如大规模的人类灌溉和地下水开采等,致使陆地水分大量外流。 

  该全球评估结果进一步显示,我国所处的欧亚大陆是内陆盆地水储量下降最大的区域(图1)。作者通过构建水文模型,将水储量变化进一步细分为地表水、土壤水和地下水的变化。在欧亚大陆,水储量减少依次体现在地表水、土壤水和地下水上,其中地表水储量下降是地下水储量下降的近2倍。里海和咸海等内陆海/湖的水位下降是地表水储量下降的主要原因。相比之下,青藏高原的内陆盆地,则由于降水量的增加和冰川的融化,使其水储量有所增加。 

1 全球内陆盆地水储量变化 

  需要加以关注的是,Wang et al.2018)应用Grace卫星数据研究全球/区域尺度的水储量问题成为由技术进步而推动水文学研究的典型案例之一,也是近年来的研究热点,NatureSciencePNAS等刊物均有大量相关报道(Rodell et al., 2009Famiglietti et al., 2015; Scanlon et al.,2018)。此外,近期广为传播的由苏黎世联邦理工大学Kinzerbath Wolfgang(中国政府友谊奖获得者)所作的“华北平原的地下水漏斗可以在卫星上看到”,亦是基于Grace卫星数据的结果。中国科学院测量与地球物理研究所与法国空间局/大地测量研究中心等单位合作,还基于Grace卫星数据,指出华北地区(包括北京、天津、河北和山西)每年损耗约83±11亿吨地下水(Feng et al., 2013),地下水超采现象异常显著 

  相关参考文献 

  1. Cazenave A, Dieng H B, Meyssignac B, et al. The rate of sea-level rise[J]. Nature Climate Change, 2014, 4(5): 358.原文链接 
  2. Famiglietti J S, Cazenave A, Eicker A, et al. Satellites provide the big picture[J]. Science, 2015, 349(6249): 684-685.原文链接 
  3. Feng W, Zhong M, Lemoine J M, et al. Evaluation of groundwater depletion in North China using the Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE) data and groundbased measurements[J]. Water Resources Research, 2013, 49(4): 2110-2118.原文链接 
  4. Rodell M, Velicogna I, Famiglietti J S. Satellite-based estimates of groundwater depletion in India[J]. Nature, 2009, 460(7258): 999-1002.原文链接 
  5. Scanlon B R, Zhang Z, Save H, et al. Global models underestimate large decadal declining and rising water storage trends relative to GRACE satellite data[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2018, 115 (6).原文链接 
  6. Wang J, Song C, Reager J T, et al. Recent global decline in endorheic basin water storages[J]. Nature geoscience, 2018, 11(12): 926-932.原文链接 

  (撰稿:孔彦龙/页岩气室)

 
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