氣候變化和人類活動對西遼河流域陸地水儲量變化的影響

摘 要：為探求西遼河流域陸地水儲量變化及影響因素，利用長短期記憶（ＬＳＴＭ）模型填補２００２ 年４ 月至２０２０ 年１２ 月ＧＲＡＣＥ 和ＧＲＡＣＥ?ＦＯ 兩代衛星之間的缺失數據，采用水量平衡方法，分析流域陸地水儲量時空變化特征，并定量分析氣候變化和人類活動對西遼河流域陸地水儲量變化的影響程度。結果表明：１）運用ＬＳＴＭ 模型能夠較好地填補ＧＲＡＣＥ 和ＧＲＡＣＥ－ＦＯ 衛星產品之間的缺失數據；２）研究期ＧＲＡＣＥ 衛星監測的西遼河流域陸地水儲量以０．４１ ｍｍ／ 月的速度顯著下降，陸地水儲量具有顯著的空間差異性，南部顯著虧損；３）取用水對陸地水儲量變化的貢獻率最大，水庫蓄水的影響很小，氣候變化對陸地水儲量變化的貢獻率較大。

關鍵詞：陸地水儲量；ＧＲＡＣＥ；ＬＳＴＭ；水量平衡；西遼河流域

中圖分類號：ＴＶ２１３．４ 文獻標志碼：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１３７９．２０２５．０３．０１２

引用格式：楊晶晶，江善虎，崔豪，等．氣候變化和人類活動對西遼河流域陸地水儲量變化的影響［Ｊ］．人民黃河，２０２５，４７（３）：７８－８３．

０ 引言

隨著全球氣候變化和經濟社會發展，地下水超采問題日趨嚴重［１］ ，陸地水儲量變化較大。當前，我國利用重力反演與氣候實驗（ＧＲＡＣＥ）衛星數據對流域尺度的陸地水儲量變化開展的研究涉及長江、黃河、鄱陽湖和海河等流域［２－５］ ，反演陸地水儲量的時空變化情況，可以為評估和預測氣候水文［６］ 、農業生態［７］ 、洪水和干旱等極端事件提供科學支撐［８－１０］ 。崔立魯等［１１］ 對３ 家機構提供的重力恢復與氣候實驗后續衛星數據（ＧＲＡＣＥ－ＦＯ ＲＬ０６）模型進行精度檢驗，通過比較階方差、Ｃ２０ 項精度和陸地水儲量反演結果，發現美國德克薩斯大學空間研究中心、美國太空總署和德國航天局共同發布的ＧＲＡＣＥ－ＦＯ ＲＬ０６ 數據與全球陸面數據同化系統（ＧＬＤＡＳ）最為符合。Ｌｉ 等［１２］ 集成多源遙感、陸面模式數據和全球氣候模擬結果，發現引起青藏高原陸地水儲量變化的主要因素是氣候變化，人類活動影響較小，氣溫升高導致冰川融化，陸地水儲量顯著減少，使青藏高原的供水能力下降。馮偉等［１３］ 采用空間約束法處理ＧＲＡＣＥ 衛星數據，研究發現華北平原的陸地水儲量存在明顯的空間差異性，山前平原和中部平原地區虧損較為嚴重，地下水過度抽取導致華北平原的陸地水儲量明顯虧損。西遼河流域是半干旱季風氣候區，流域水資源短缺，氣候變化和人類活動都會對水資源產生較大影響［１４－１６］ 。我國水利部高度重視西遼河流域的水資源衰減問題［１７］ ，２０１９ 年出臺了“量水而行，以水定需”相關政策，協助統籌和管理水資源問題［１８］ 。

目前，關于西遼河陸地水儲量和影響因子的研究較少。本文基于ＧＲＡＣＥ、ＧＲＡＣＥ－ＦＯ 衛星數據和ＧＬ?ＤＡＳ 水文模型數據，利用長短期記憶（ＬＳＴＭ）模型和水量平衡法，系統分析西遼河流域陸地水儲量變化和時空分布規律，并結合實測數據，定量分析氣候變化和人類活動對西遼河流域陸地水儲量的影響程度，以期為西遼河流域生態保護和水資源適應性管理提供參考。