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《利用GRACE時變重力場探測長江流域水儲量變化.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、第46卷第16期人民長江Vo1．46．No．162015年8月YangtzeRiverAug．．2015文章編號：1001—4179(2015)16—0001一O4利用GRACE時變重力場探測長江流域水儲量變化孫麗，何秀鳳，張永磊(河海大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇南京210098)摘要：由于水儲量分布不均以及擬合務(wù)件不完善，傳統(tǒng)水儲量探測方法存在局限性，而GRACE(GravityRecov—eryandClimateExperiment)重力衛(wèi)星克服了這些局限，為探測陸地水儲量變化提供了新思路。利用CSR(Cen—terforSpaceResearch)提供的GRACE時變
2、重力場模型，輔以P4M6去相關(guān)濾波以及高斯平滑濾波等，反演了長江流域2003～2013年陸地水儲量變化，采用GLDAS(globallanddataassimilationsystem)和WGHM(Water—GAPGlobalHydrologyMode1)水文模型進(jìn)行對比驗證，并對計算得到的水儲量時變序列進(jìn)行趨勢項分析。結(jié)果表明，GRACE時變重力場能較精確地反演長江流域水儲量變化；長江流域水儲量呈緩慢增長趨勢，增長速度約為0．6cm／a，長江流域中下游區(qū)域水儲量增長速度明顯大于長江上游區(qū)域。關(guān)鍵詞：GRACE；陸地水儲量變化；經(jīng)驗正交函數(shù)；長江流域中圖法分類號：TV211
3、．1文獻(xiàn)標(biāo)志碼：ADOI：10．16232／j．cnki．1001—4179．20l5．16．001長江流域是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度最快、發(fā)展?jié)摿ψ钣肎LDAS和WGHM水文模型計算結(jié)果對反演得到的大的地區(qū)之一。目前，大規(guī)模梯級水庫的修建對長江水儲量變化進(jìn)行對比驗證，同時利用經(jīng)驗正交函數(shù)對流域的生態(tài)環(huán)境、水循環(huán)體系等產(chǎn)生了較大影響，導(dǎo)致反演得到的1?！?。的區(qū)域水儲量時變序列進(jìn)行分析，流域陸地水資源在時間和空間上的重新分配，從而對進(jìn)而估計長江流域水儲量變化的趨勢?，F(xiàn)有的水資源管理系統(tǒng)以及水資源開發(fā)利用提出了新1計算方法的挑戰(zhàn)。近些年來以GRACE為代表的重力衛(wèi)星在水儲量1．1陸地水
4、儲量反演方法探測方面顯現(xiàn)出了獨特的優(yōu)勢。1998年，J．Wahr等首GRACE數(shù)據(jù)產(chǎn)品在處理過程中已扣除潮汐(海次提出將重力衛(wèi)星探測技術(shù)應(yīng)用于反演水文及海洋信潮、固體潮和地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的極潮)和非潮汐(大氣和號¨，而直至2002年，GRACE重力衛(wèi)星計劃的實施使海洋)的影響，因而在陸地尺度上重力場的變化，主要得高精度獲取地球系統(tǒng)質(zhì)量重新分布信息得以實現(xiàn)，由陸地水儲量變化引起。利用大地水準(zhǔn)面的變化來表大力推動了重力衛(wèi)星探測技術(shù)在水文氣象方面的應(yīng)示質(zhì)量的重分配，其球諧展開形式為用?，F(xiàn)有研究表明，’GRACE重力衛(wèi)星對各種深度的水∞△Ⅳ(o，A)=>’>’(△GcosmA+儲量同樣敏
5、感，可探測平均小于1enl的陸地水儲量變i。一Om。一==O化，目前已廣泛應(yīng)用于大中尺度陸地水儲量變化、海平ASlsinmA)Pcos0(1)面變化、冰川消融及地震等研究中。式中，、A為地心余緯和地心經(jīng)度；z，m為球諧函數(shù)的本文利用2003～2013年的GRACE時變重力場模階和次；ol為地球平均半徑；CAS為完全規(guī)格化球型來反演長江流域陸地水儲量變化，并分別對整個流諧系數(shù)；Pcos0為完全規(guī)格化Legendre締合函數(shù)。域以及上游和中下游區(qū)域的水儲量變化進(jìn)行分析。利利用式(1)對地表質(zhì)量進(jìn)行面密度展開，即可求收稿日期：2015—01—19作者簡介：孫麗，女，碩士研究生，主要
6、從事地球科學(xué)方面的研究。E—mail：hhusunli@163．com2人民長江得地表質(zhì)量的變化公式。由于衛(wèi)星軌道設(shè)計和觀測精式中，PC，表示對應(yīng)于所選特征向量矩陣的時間序列度的制約，直接利用重力位系數(shù)反演地表質(zhì)量變化時，的主成分。存在明顯的南北方向條帶誤差和高頻誤差，為此，采用2計算結(jié)果與分析P4M6去相關(guān)方法和半徑為300km的高斯平滑濾波方法來削弱這些誤差的影響。在上述數(shù)據(jù)處理過2．1數(shù)據(jù)來源程中，去相關(guān)方法、高斯平滑濾波以及其他處理手段都選用由美國德克薩斯大學(xué)空間研究中心CSR會對研究區(qū)的有效信號產(chǎn)生干擾，為了利用GRACE(CenterforSpaceResearc
7、h，UniversityofTexasatAus—數(shù)據(jù)更好地估計區(qū)域陸地水儲量的變化情況，采用了tin)發(fā)布的2003年1月到2013年l2月共132個月的F．W．Landerer等提出的尺度因子方法來削弱這些影GRACElevel一2(RL05)時變重力場模型。GRACE衛(wèi)響。將區(qū)域陸地水儲量變化表示為流域內(nèi)等效水星觀測方式造成重力位系數(shù)C20項不穩(wěn)定，采用衛(wèi)星柱高與流域面積的乘積，則利用區(qū)域核函數(shù)方法計算激光測距(SatelliteLaserRanging，SLR)數(shù)據(jù)分析的的區(qū)域陸地水儲量變化可用
