地下水作為陸地水的重要組成部分，在水循環(huán)中扮演著(zhù)重要的角色，同時(shí)也是我國北方地區重要的供水水源。西遼河流域，位于中國內蒙古東部，被譽(yù)為“內蒙古糧倉”。自1980年以來(lái)，由于氣候變化、農業(yè)發(fā)展和人口的快速增長(cháng)，西遼河流域的地表水斷流現象時(shí)有發(fā)生，地下水持續開(kāi)采。對該地區的地下水變化開(kāi)展相關(guān)研究，對于保障農業(yè)的持續發(fā)展，以及相關(guān)用水政策的制定和實(shí)施具有重要的現實(shí)意義。2002年歐美聯(lián)合發(fā)射的重力場(chǎng)恢復與氣候實(shí)驗（GRACE）衛星通過(guò)精確測定地球時(shí)變重力場(chǎng)，定量反演地表及內部質(zhì)量（包括冰雪、水和固體地球質(zhì)量等）遷移過(guò)程，被廣泛應用在大地測量學(xué)、水文學(xué)、海洋學(xué)、地球物理學(xué)和冰凍圈科學(xué)等。
近日，中國科學(xué)院測量與地球物理研究所“衛星大地測量與全球變化”研究團隊通過(guò)聯(lián)合GRACE衛星重力和地面實(shí)測資料，系統分析了西遼河流域地下水儲量時(shí)空變化規律。衛星重力監測發(fā)現，2005-2011年西遼河地下水每年損耗9.2
4.9億噸地下水。通過(guò)聯(lián)合衛星重力與降雨資料，重構了1980年以來(lái)西遼河流域的陸地水時(shí)空變化與地下水變化時(shí)間序列。研究表明，受2000年以來(lái)的長(cháng)期氣候干旱和人類(lèi)地下水開(kāi)采活動(dòng)加劇的影響，該地區地下水儲量虧損速率顯著(zhù)加速。通過(guò)重構西遼河流域近30年以來(lái)的陸地水儲量和地下水儲量變化，并與ENSO指數對比后發(fā)現，該地區的水文過(guò)程受厄爾尼諾和拉尼娜的影響顯著(zhù)。在厄爾尼諾期間，西遼河流域地下水和陸地水的儲量顯著(zhù)增加；在拉尼娜期間則顯著(zhù)下降。被譽(yù)為有記錄以來(lái)最強厄爾尼諾之一的1997/1998年強厄爾尼諾事件，及其之后的1998/1999和1999/2000強拉尼娜事件，導致西遼河流域十余年的干旱，并使得地下水加速虧損。
本項研究的開(kāi)展，可以有效填補GRACE計劃和后續尚未發(fā)射的相關(guān)衛星計劃之間的數據空白；說(shuō)明了結合衛星重力和地面水文氣象觀(guān)測資料，開(kāi)展長(cháng)時(shí)間序列地下水變化監測與解釋的重要意義。研究團隊計劃進(jìn)一步對中國各主要流域開(kāi)展類(lèi)似工作，定量分析我國近四十年的地下水儲量變化規律，為我國地下水監測和水資源管理提供決策支持。
相關(guān)論文于2018年3月在國際主流遙感期刊Remote Sensing上發(fā)表，題為Groundwater Depletion in the West Liaohe River Basin, China and Its Implications Revealed by GRACE and In Situ Measurements。論文第一作者為鐘玉龍博士生，通訊作者為馮偉副研究員（論文作者列表：鐘玉龍、鐘敏、馮偉、張子占、沈迎春和吳定程）。該項研究獲得了國家自然科學(xué)基金和中國科學(xué)院戰略性先導科技專(zhuān)項的資助。
論文鏈接：http://www.mdpi.com/2072-4292/10/4/493
圖1. （a）西遼河流域地下水水位變化速率圖（2005-2011）；（b）西遼河流域地下水儲量變化時(shí)間序列（1980-2015）
圖2. （a）西遼河流域降雨異常與ENSO指數；（b）西遼河流域地下水變化、陸地水變化與ENSO事件的關(guān)系示意圖
