【遥感应用】卫星和全球模型对陆地储水量估测的差异
来源: http://www.pnas.org/content/early/2018/01/16/1704665115.full
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2018-06-26

2018年1月25日

这幅图表对GRACE卫星和计算机模型的储水量估测做出比较。注意每幅图中刻度条的差异。完整的比较数据请见Scanlon等人2018年研究文章。

全尺寸图形可点击:https://media.eurekalert.org/multimedia_prod/pub/web/160989_web.jpg

 

美国德克萨斯大学奥斯汀分校(UTA)研究发现,从常用的全球计算机模型计算得到的多个河流流域的储水量数值与GRACE卫星独立储量估值存在显著差异。

这一研究结果发表于2018年1月22日《美国国家科学院院刊》(Proceedings of The National Academy of Sciences),引起对近年来用于水资源评估和潜在影响管理决策的全球模型提出质疑。

这项研究使用2002年到2014年间GRACE卫星观测数据,以确定世界上186个河流流域储水量的变化,并将研究结果与7个常用模型的模拟结果进行比较。

美国国家航空航天局(NASA)和德国航空航天中心(DLR)共同运行的GRACE卫星对地球重力变化影响进行测量,这一数值受到某一地区储水量变化的影响。政府机构和大学使用的计算机模型被开发用来对历史和/或基于场景的水文循环中通量进行评估,如:河流流量、蒸散和储量变化,包括土壤水分和地下水。

该研究论文主要作者,UTA大学经济地质局资深研究科学家Bridget Scanlon指出,人们越来越依赖全球模型进行人类用水和气候对水资源影响预测。我们现在可以通过GRACE数据进行储水量变化评估,这表明全球模型可能低估了储水量的大变化,包括储量大的下降和上升趋势。

例如,在亚马逊河流域,GRACE数据表明,在研究期间,储水量增加了41到43立方千米,这是世界上任何一个流域的最大增水量。但是大部分模型都预测水量巨大减少,其中一个模型模拟出70立方千米的损失。最接近GRACE数据的模型计算出的数据结果,只增加了11立方千米。

基于12年期间的数据,GRACE显示恒河流域每年损失12到17立方公里的水——这是该研究测量的最大的储水减少量。这些模型的结果水储量变化范围介于7立方千米的损失和7立方千米的增量之间。

总的来说,模型结果表明,在研究期间,全球储水量下降,而GRACE数据表明它是在上升。除此之外,该研究还注意到,虽然全球气候增加了储水量,但是人类在某些地区造成了储量的显著下降。研究区域覆盖全球约63%的陆地面积,排除格陵兰和南极洲地区,因为这些地区的大部分水都困在冰川或冰盖中间。

该论文联合作者、德国法兰克福歌德大学(Goethe University Frankfurt)资深研究科学家Hannes Muller Schmied指出,这项研究表明,全球模式在一些地区需要改进。这项研究的全球视角可帮助科学家理解为什么这些模型在某些地域表现比其他地域更好的原因,并且对模型结果与数据不匹配的地区进行调整。

Muller Schmied还表示,基于储水量变化的全面评估结果,我们获得重要的附加信息,现在可以专注于富有挑战性的区域,并对需要包括的过程进行更深入的分析,如:亚马逊地区洪泛区动态和回水影响问题,或者需要改进恒河流域人类水资源萃取等类似问题。

该研究还指出,科学家应该致力于改进区域评估结果。

Scanlon表示,GRACE表现突出的地方在于展示了全球水资源储量变化的亮点,在一个粗尺度上呈现全球储水量全球图景。然而,在许多情况下,确保人类可用水资源和农业用水是地区性问题,我们应该更加重视这种规模的分析,例如,整合本地数据。具体情况可能比仅通过全球尺度进行研究要好得多。

 

原文题目:

Satellite and global model estimates vary for land water storage

资料来源:

http://www.pnas.org/content/early/2018/01/16/1704665115.full

 

(王化编译,殷永元审核)