предыдущий|следующий

Анализ изменения запаса подземных вод в северном Китае и влияния различных факторов

  • role： First author第一作者
  • Affiliation：

    Chinese Academy of Meteorological Sciences, Beijing 100081, China

  • Email：ppengxf@163.com
  • Introduction：彭晓枫，研究方向为卫星遥感与农业气象。E-mail：ppengxf@163.com
PENG Xiaofeng1,  
  • role： Corresponding author通信作者
  • Affiliation：

    Chinese Academy of Meteorological Sciences, Beijing 100081, China

  • Email：fangshibo@cma.gov.cn
  • Introduction：房世波，研究方向为卫星遥感与农业气象。E-mail：fangshibo@cma.gov.cn
FANG Shibo1*,  
  • Affiliation：

    Chinese Academy of Meteorological Sciences, Beijing 100081, China

HAN Jiahao1,  
  • Affiliation：

    Chinese Academy of Meteorological Sciences, Beijing 100081, China

YU Yanru1,  
  • Affiliation：

    College of Resources and Environment, Anhui Agricultural University, Hefei 230036, China

WU Dong2

реферат

Подземные воды, как один из основных источников водоснабжения для сельского хозяйства и жителей северного Китая, исследование изменений водных ресурсов в северном Китае за последние 20 лет очень важно для управления водными ресурсами в этом регионе. Используя данные спутниковой гравиметрии GRACE CSR Mascon RL06, модели GLDAS и данных о потреблении воды для орошения полей, были изучены пространственные и временные изменения запаса воды в северном Китае в период с 2002 по 2022 год, а также использовался метод анализа сингулярных спектров (SSA) для интерполяции данных о гравиметрии GRACE Mascon, а также был проведен анализ влияния количества осадков, использования воды в сельском хозяйстве и использования воды жителями на изменение запаса воды в этом регионе с применением данных метеостанций, данных о распределении пшеницы и данных о распределении ночной световой радиации. Исследование показало: (1) изменение запаса подземных вод в северном Китае с 2002 по 2011 год уменьшалось со скоростью -0,19 см/год, с 2012 по 2019 год уменьшалось со скоростью 1,69 см/год, а с 2020 по 2022 год увеличилось со скоростью 4,78 см/год; (2) пространственное распределение изменения запаса подземных вод в северном Китае с 2002 по 2022 год показало увеличение на северо-востоке и уменьшение на юго-западе, причем уменьшение в северной части было более значительным по сравнению с южной частью; (3) количество воды для орошения полей весной и летом составляло в среднем 2,42 см/месяц, с максимальным значением в 5,00 см/месяц; (4) пространственное распределение количества осадков с 2002 по 2022 годы привело к более значительному уменьшению запаса подземных вод в северной части северного Китая, а увеличение использования воды в сельском хозяйстве и использования воды жителями усугубило уменьшение запаса подземных вод в северной части северного Китая; (5) увеличение количества осадков оказывает положительное воздействие на запас подземных вод, и есть прямая связь между увеличением количества осадков в месяц и изменением запаса подземных вод. В данной статье проиллюстрированы временные и пространственные изменения запаса подземных вод в северном Китае за последние годы, а также раскрыто влияние различных факторов (осадки, использование воды в сельском хозяйстве и использование воды жителями) на изменение запаса подземных вод в северном Китае.

ключеви́че слова́

дистанционное зондирование; северный Китай; GRACE Mascon; SSA; изменение запаса подземных вод; потребление воды для орошения полей; осадки; использование воды в сельском хозяйстве; использование воды жителями; анализ влияния

References

  1. 1.
    Cao J, Xiao Y, Long D, Cui Y J, Liu M, Zhang J B, Wang Y K, Hong X D and Chen K N. 2024. Combined gravity satellite and water well information to monitor groundwater storage changes in the North China Plain. Geomatics and Information Science of Wuhan University, 49(5): 805-818
  2. 2.
    Chen W, Zhong M, Feng W, Zhong Y L and Xu H Z. 2020. Effects of two strong ENSO events on terrestrial water storage anomalies in China from GRACE during 2005-2017. Chinese Journal of Geophysics, 63(1): 141-154
  3. 3.
    Elvidge C D, Zhizhin M, Ghosh T, Hsu F C and Taneja J. 2021. Annual time series of global VIIRS nighttime lights derived from monthly averages: 2012 to 2019. Remote Sensing, 13(5): 922
  4. 4.
    Feng W. 2019. GRAMAT: a comprehensive Matlab toolbox for estimating global mass variations from GRACE satellite data. Earth Science Informatics, 12(3): 389-404
  5. 5.
    Feng W, Zhong M, Lemoine J M, Biancale R, Hsu H T and Xia J. 2013. Evaluation of groundwater depletion in North China using the Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE) data and ground-based measurements. Water Resources Research, 49(4): 2110-2118
  6. 6.
    Huang F, Du T S, Wang S F, Mei X R, Gong D Z, Chen Y Q and Kang S Z. 2019. Current situation and future security of agricultural water resources in North China. Strategic Study of CAE, 21(5): 28-37
  7. 7.
    Kong X B. 2014. China must protect high-quality arable land. Nature, 506(7486): 7
  8. 8.
    Li G Y, Zhang R, Liu G X, Yu B, Zhang B, Dai K R, Bao J W and Wei B W. 2018. Land subsidence detection and analysis over Beijing-Tianjin-Hebei area based on Sentinel-1A TS-DInSAR. Journal of Remote Sensing (in Chinese), 22(4): 633-646
  9. 9.
    Li Z, Zhang C Y, Ke B G, Liu Y, Li W Q and Yin C. 2018. North China plain water storage variation analysis based on GRACE and seasonal influence considering. Acta Geodaetica et Cartographica Sinica, 47(7): 940-949
  10. 10.
    Long D, Yang W T, Sun Z L, Cui Y J, Zhang C J and Cui Y H. 2023. GRACE satellite-based estimation of groundwater storage changes and water balance analysis for the Haihe River Basin. Shuili Xuebao, 54(3): 255-267
  11. 11.
    Luo Y C, Zhang Z, Li Z Y, Chen Y, Zhang L L, Cao J and Tao F L. 2020. Identifying the spatiotemporal changes of annual harvesting areas for three staple crops in China by integrating multi-data sources. Environmental Research Letters, 15(7): 074003
  12. 12.
    Luthcke S B, Sabaka T J, Loomis B D, Arendt A A, McCarthy J J and Camp J. 2013. Antarctica, Greenland and Gulf of Alaska land-ice evolution from an iterated GRACE global mascon solution. Journal of Glaciology, 59(216): 613-631
  13. 13.
    Moiwo J P, Tao F L and Lu W X. 2013. Analysis of satellite-based and in situ hydro-climatic data depicts water storage depletion in North China Region. Hydrological Processes, 27(7): 1011-1020
  14. 14.
    Qi H W, Shang S H and Li J. 2020. Quantitative evaluation on spatial heterogeneity of water resources in China. Journal of Hydroelectric Engineering, 39(6): 28-38
  15. 15.
    Rodell M, Houser P R, Jambor U, Gottschalck J, Mitchell K, Meng C J, Arsenault K, Cosgrove B, Radakovich J, Bosilovich M, Entin J K, Walker J P, Lohmann D and Toll D. 2004. The global land data assimilation system. Bulletin of the American Meteorological Society, 85(3): 381-394
  16. 16.
    Save H, Bettadpur S and Tapley B D. 2016. High-resolution CSR GRACE RL05 mascons. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 121(10): 7547-7569
  17. 17.
    Shahrajabian M H. 2015. Field Evaluation of Cumulative Evapotranspiration, Yield and Yield Components of Winter Wheat under Different Irrigation Treatments in a Weighing Lysimeter in North China Plain. Beijing: China Agricultural University
  18. 18.
    Shu Q Y, Pan Y, Gong H L, Huang Z Y and Zheng L Q. 2018. Spatiotemporal analysis of GRACE-based groundwater storage variation in North China Plain. Remote Sensing for Land and Resources, 30(2): 132-137
  19. 19.
    Su X L, Ping J S and Ye Q X. 2011. Terrestrial water variations in the North China Plain revealed by the GRACE mission. Science China Earth Sciences, 54(12): 1965-1970
  20. 20.
    Tang Q H, Zhang X J and Tang Y. 2013. Anthropogenic impacts on mass change in North China. Geophysical Research Letters, 40(15): 3924-3928
  21. 21.
    Wang H Y，Feng G C，Miao L，Tan J and Xiong Z Q. 2020. The characteristics and evolution of surface deformation induced by agricultural irrigation in the Junggar Basin from the perspective of InSAR. Journal of Remote Sensing (in Chinese)，24(10)：1233-1242
  22. 22.
    Wang Q Y, Rao W L, Zhang L and Sun W K. 2022. Progress and prospect of GRACE time-varying gravity signal inversion method. Journal of Huazhong University of Science and Technology (Natural Science Edition), 50(9): 104-116
  23. 23.
    Watkins M M, Wiese D N, Yuan D N, Boening C and Landerer F W. 2015. Improved methods for observing Earth’s time variable mass distribution with GRACE using spherical cap mascons. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 120(4): 2648-2671
  24. 24.
    Wu D. 2021. Creation of Drought Index for Winter Wheat based on Effective Soil Moisture and Evapotranspiration on the North China Plain. Nanjing: Nanjing University of Information Science and Technology (吴东. 2021. 基于土壤有效含水量和蒸散的华北冬小麦干旱指数构建. 南京: 南京信息工程大学) [DOI: 10.27248/d.cnki.gnjqc.2021.000060]
  25. 25.
    Xing L L, Li H, Xuan S B and Wang J. 2012. Long-term gravity changes in Chinese mainland from GRACE and terrestrial gravity measurements. Chinese Journal of Geophysics, 55(5): 1557-1564
  26. 26.
    Yang S. 2021. Investigation on Terrestrial Water Storage Changes and their Connections to Climate Factors over the Qaidam Basin based on GRACE Data. Beijing: China University of Geosciences (Beijing)
  27. 27.
    Yi S and Sneeuw N. 2021. Filling the data gaps within GRACE missions using singular spectrum analysis. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 126(5): e2020JB021227
  28. 28.
    Zhang H, Ding J, Zhu Q and Wang G Q. 2021. Analysis on spatial-temporal characteristic of groundwater drought based on GRACE in North China Plain. Yangtze River, 52(10): 107-114
  29. 29.
    Zhang K, Li X, Zheng D, Zhang L and Zhu G. 2021. Satellite-based global irrigation water use data set (2011-2018). National Tibetan Plateau Data Center
  30. 30.
    Zhang K, Li X, Zheng D H, Zhang L and Zhu G F. 2022. Estimation of global irrigation water use by the integration of multiple satellite observations. Water Resources Research, 58(3): e2021WR030031
  31. 31.
    Zhang K, Zeng Z H, Zhao J, Wang X Q, Zhou J, Xu H S and Wang Z M. 2016. Impact analysis of reduce the extraction of groundwater on wheat production in North China Plain. Journal of Agricultural Science and Technology, 18(5): 111-117
  32. 32.
    Zhang X Y. 2011. A review of agricultural water-saving research at Luancheng Agro-Ecosystem Experimental Station of Chinese Academy of Sciences over the last 30 years. Chinese Journal of Eco-Agriculture, 19(5): 987-996
  33. 33.
    Zhang Z J, Luo G Z, Wang Z, Liu C H, Li Y S and Jiang X Q. 2009. Study on sustainable utilization of groundwater in North China Plain. Resources Science, 31(3): 355-360
  34. 34.
    Zhao Q, Zhang B, Yao Y B, Wu W W, Meng G J and Chen Q. 2019. Geodetic and hydrological measurements reveal the recent acceleration of groundwater depletion in North China Plain. Journal of Hydrology, 575: 1065-1072
  35. 35.
    Zhao T T, Zhang C Y, Wang W, Jiang T, Li W Q and Xiao S T. 2023. Inversion of water reserves in North China Plain from 2002 to 2021 based on GRACE/GRACE-FO. Science of Surveying and Mapping, 48(8): 18-26
  36. 36.
    Zheng L Q, Pan Y, Gong H L, Huang Z Y and Zhang C. 2020. Comparing groundwater storage changes in two main grain producing areas in China: implications for sustainable agricultural water resources management. Remote Sensing, 12(13): 2151
  37. 37.
    Zhou W K. 2012. Impact of Climate Change Impact on Chinese Food Production and its Countermeasures. Nanjing: Nanjing Agricultural University

Читать полностью

The above content is generated by Large Model Translation. The translated content is for reference only. We do not assume any commercial or legal responsibilty for any consequences arising from the use of our website