中國科學(xué)院測量與地球物理研究所“一二三”規劃重點(diǎn)培育方向之一，由研究員汪漢勝首席負責的“地球表層物質(zhì)平衡的定量評估”團隊，與瑞典國土測量局、香港大學(xué)地球科學(xué)系合作，在青藏高原及周邊發(fā)現多地區地下水儲量增加，相關(guān)論文近日在國際著(zhù)名期刊《地球行星科學(xué)通訊》（Earth and Planetary Science Letters）在線(xiàn)發(fā)表，題目為“從GRACE衛星重力數據分離青藏高原及鄰區地下水儲量的變化”（Groundwater storage changes in the Tibetan Plateau and adjacent areas revealed from GRACE satellite gravity data）。
了解青藏高原地下水儲量的變化，對高原生態(tài)恢復、農牧業(yè)發(fā)展、地質(zhì)災害防治、工程設計和地熱開(kāi)發(fā)等具有重要價(jià)值，同時(shí)對水文循環(huán)和全球氣候變化研究具有重要意義。長(cháng)期以來(lái)，在青藏高原廣闊的地區，由于可利用的水井水位測量數據極少，對地下水狀況知之甚少。2002年以來(lái)GRACE衛星重力觀(guān)測使評估整個(gè)高原地下水的變化成為可能，現使用的評估方法實(shí)際上是一種利用牛頓萬(wàn)有引力、不接觸實(shí)物的稱(chēng)量法，即衛星在500公里空中感受地下水增減變化的重力信號，再根據重力信號計算地下水儲量的變化。一個(gè)新的挑戰是，衛星的重力觀(guān)測同時(shí)受土壤濕度、冰川與積雪、凍土、湖泊與水庫變化等的影響，如何排除這些影響是精確獲得地下水儲量變化信息的關(guān)鍵。因此，研究團隊不僅利用了國際最新的GRACE重力場(chǎng)數據，還利用了多種水文模型提供的土壤濕度和積雪數據、冰川湖泊的ICESat-1衛星測高結果、凍土模型和最新的冰川均衡調整模型，揭示了青藏高原及周邊2003-2009年期間的地下水的變化趨勢（圖1），在金沙江流域、怒江-瀾滄江源地區、長(cháng)江源地區、黃河源地區、柴達木盆地、羌塘自然保護區中部、印度河上游流域和阿克蘇河流域，首次發(fā)現了地下水呈現增加趨勢，每年總增加量為186±48億立方米，相當于三峽水庫175米水位時(shí)近一半的庫容量。
值得注意，收集的河流徑流量特別是冬季河流徑流量、降雨資料和一些生態(tài)變化的報道間接地支持了研究結果。分析表明，在高原東部河源地區，分布廣泛的石灰巖和碎屑巖的裂隙孔隙和巖溶、活動(dòng)斷層有利于地下水儲存；地下水增加與流域或盆地周邊地區的冰/雪、凍土融水和或降水增加所產(chǎn)生的徑流補給有關(guān)；對于三江（瀾滄江、長(cháng)江和黃河）源地區，2005年來(lái)中國政府實(shí)施生態(tài)保護和重建工程，所采取的生態(tài)移民、限制放牧、森林濕地保護和人工降雨等措施，有利于地下水的儲積，反過(guò)來(lái)地下水的增加也有利于生態(tài)恢復；地下水增加還與高原西部的內流盆地地下水沿北西-南東向活動(dòng)斷層的可能滲漏有關(guān)（圖2）。
要更好地評估該地區2009年后地下水變化趨勢，需要采用更加先進(jìn)的衛星測高技術(shù)（例如Cryosat-2、ICESat-2）和衛星重力技術(shù)（GRACE Follow-on）的觀(guān)測數據。
該項研究得到國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項目“喀喇昆侖-喜馬拉雅冰川物質(zhì)平衡的空間大地測量研究”和全球變化研究國家重大科學(xué)研究計劃項目“近百年極地冰層和全球及典型區域海平面變化機理精密定量研究”聯(lián)合資助。
論文和支撐材料可通過(guò)下列鏈接免費下載：
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0012821X16302898
圖 1 青藏高原及其周邊2003-2009 地下水儲量變化趨勢（毫米/年）
1-阿富汗-巴基斯坦；2-印度西北部；3-印度中北部；4-孟加拉盆地；7+8-金沙江流域；9-怒江-瀾滄江源區；10-長(cháng)江源區；11-黃河源區；12-柴達木盆地；13-羌塘自然保護區中部；14-印度河上游流域；15-阿克蘇河流域
圖2地下水從青藏高原內流盆地向東部河源地區滲漏的推測
粗黑線(xiàn)為活動(dòng)斷層，背景為數字地形（米），藍線(xiàn)界定流域盆地，藍色和白色小塊為湖和冰川，數字同圖1
