【摘 要】
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地球水资源的变化,对人类的生存有着重要的影响。人类活动、全球气候变暖、冰川融化等因素深深影响着陆地水储量变化。探明陆地水储量变化,正确利用并保护陆地水资源已经变得越来越重要。地球内部物质变迁会导致地球重力变化,这为人类利用科学手段监测地下水储量提供了思路。本文以超导重力观测值为主,结合GNSS高程时间序列、GRACE时变重力场模型、GLDAS陆面同化模型以及降水、蒸散等环境数据探究拉萨超导站、武汉
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地球水资源的变化,对人类的生存有着重要的影响。人类活动、全球气候变暖、冰川融化等因素深深影响着陆地水储量变化。探明陆地水储量变化,正确利用并保护陆地水资源已经变得越来越重要。地球内部物质变迁会导致地球重力变化,这为人类利用科学手段监测地下水储量提供了思路。本文以超导重力观测值为主,结合GNSS高程时间序列、GRACE时变重力场模型、GLDAS陆面同化模型以及降水、蒸散等环境数据探究拉萨超导站、武汉超导站、北京超导站附近的地下水储量变化。详细介绍了超导重力仪、GNSS高程时间序列、GRACE以及GLDAS研究地下水储量变化的理论和方法;详细介绍了超导重力仪获得超导重力残差的处理流程,结果表明地下水储量变化是超导重力残差发生改变的主要原因,拉萨站地下水位变化具有明显的周期性,且呈现“夏多冬少”的趋势,北京站地下水储量季节性变化趋势与拉萨站相反。同时处理超导重力仪并置站的GNSS高程时间序列,得到垂向位移残差,利用水文模型分析GNSS垂向位移监测的地下水储量变化,发现两者具有强相关性,GNSS垂向位移时间序列可对极端气候等方面做出解释;利用GRACE与GLDAS模型得到拉萨站及北京站附近的地下水储量变化,同时结合环境数据得到GRACE监测到的地下水储量与降水之间具有强相关性,表明降水是地下水的主要来源,2015年后拉萨站蒸散量上升,导致地下水储量比之前的年份略微降低;利用GRACE监测北京站附近地下水储量变化,发现北京站地下水储量变化以南水北调工程的开通为界分为两个阶段,开通前以0.55cm/year的速度降低,开通后以0.68cm/year的速度上升,结果表明,南水北调工程为北京市地下水储量的恢复做出了巨大贡献。结合上述数据分析了超导重力残差信号与地下水储量变化重力效应的相关性,并得出局部地下水变化的周期特性,确定超导重力与卫星重力及地表形变之间的关系。对比发现超导重力残差与GNSS垂直形变残差及卫星重力之间有较高的相关性,重力与垂向位移之间存在负相关。该论文有图片45幅,表格12个,参考文献71篇。
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