论文部分内容阅读
陆地水(terrestrial water storage,TWS)是全球水循环的重要组成部分,是人类赖以生存和发展的重要资源。随着当前水资源匮乏问题的日益严重,对水循环系统的平衡问题的研究越发重要。传统的陆地水监测方法空间分布有限而且不均匀,资料获取不充分。GRACE(Gravity Recovery and Climate Experiment)卫星提供了一种新的监测全球水资源变化的方法,可以连续、快速、大尺度地监测全球的重力变化,进而反演全球和区域陆地水变化信号。维多利亚湖是非洲第一大淡水湖,为其流域内的居民提供了赖以生存的淡水资源,监测其水储量变化有重要意义。维多利亚湖流域面积约为261800km~2,流域面积足够被GRACE探测到其重力变化,且流域在GRACE运行期间经历过明显的干旱和湿润时期,利用GRACE探测其水储量变化具有现实意义和可行性。本文利用2003年1月至2016年12月的GRACE时变重力场模型反演维多利亚湖流域的水储量变化。由于GLDAS(Global Land Data Assimilation System)水文模式在该地区的效果不佳,目前改正泄漏误差常采用的尺度因子方法效果不理想,因此采用Forward Modeling方法改正泄漏误差,利用卫星测高湖泊水面高度数据模拟泄漏误差的改正,结果说明Forward Modeling方法在维多利亚湖流域内对泄漏误差的改正效果优于尺度因子方法。基于用Forward Modeling方法重新进行泄漏误差改正的陆地水储量,探测到维多利亚湖流域陆地水储量在2003年至2016年总体呈上升趋势,变化速率为12mm/yr。探测到2013年至2016年流域内水储量以24mm/yr的速率增加的趋势,该变化主要由降雨增加引起。维多利亚湖流域水储量目前处于盈余状态。GRACE陆地水变化与卫星测高和GLDAS结果有较好一致性。估算了流域地下水变化,对时间序列拟合结果表明地下水在2003年至2016年间无明显变化趋势,该地区的陆地水变化信号主要是地表水和土壤水变化。估算了流域蒸发量的变化,利用GRACE卫星数据计算得到的月蒸发量大约在70mm至120mm之间,与LandFlux-EVAL模型结果较为接近。2014年至2016年月蒸发量以7.5mm/yr的速率增大,在此期间温度上升是引起这一变化的原因。对比TRMM降雨和GRACE水储量,结果表明维多利亚湖流域降雨变化与陆地水储量变化具有很好的一致性。2013年至2016年降雨以6mm/yr的速率增大。ENSO(El Ni?o-Southern Oscillation)和IOD(Indian Ocean Dipole)现象会对维多利亚湖流域的陆地水储量造成一定影响,2014年至2016年发生的厄尔尼诺现象和2016年前后的正IOD现象与流域内的降雨量增加有关,进而引起陆地水的变化。