空间和时间缩小方案来重建高分辨率的GRACE数据:在中国西北部塔林河流域的案例研究
Dongping Xue1, Dongwei Gui2, Mengtao Ci3
1State Key Laboratory of Desert and Oasis Ecology, Xinjiang Institute of Ecology and Geography, Chinese Academy of Sciences, Urumqi 830011, China; Cele National Station of Observation & Research for Desert Grassland Ecosystem in Xinjiang, Cele 848300, China; University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China.
新的缩放方法改善了干旱地区的卫星地下水数据分辨率. 时间缩小精确捕捉地下水储存变化,有助于干旱地区的水资源管理.
科学领域:
- 水文学的水文学
- 遥感 遥感 遥感 遥感
- 气候科学 气候科学
背景情况:
- 干旱地区面临着由于气候变化和过度开发而导致的地下水枯竭.
- 重力恢复和气候实验 (GRACE) 卫星提供全球地下水数据,但缺乏区域分辨率.
- 现有的GRACE降级方法难以捕捉地下水的时间动态.
研究的目的:
- 为了降低GRACE衍生的地下水储存异常 (GWSA) 从干旱地区的0.5°到0.1°分辨率.
- 为了比较时间连续性和空间相关性缩小规模的方法.
- 评估PCR-GLOBWB模型在干旱环境中的适用性.
主要方法:
- 采用半监督变量自编码器 (SSVAER) 和多尺度地理加权回归 (MGWR) 进行缩小.
- 开发了像素时间连续性和像素空间相关性缩小方案.
- 验证了PCR-GLOBWB模型并分析了时空GWSA模式.
主要成果:
- 这两种降级方法都产生了一致的结果,在降级后有很高的相关性 (0.94-0.98).
- 塔林河流域地下水储量变化明显高 (25倍) 于模型结果.
- 缩小规模增强了GWSA-地下水位异常相关性从0.27到0.59 (时间) 和0.52 (空间),显示出3个月的滞后.
结论:
- 时间缩放在精度上胜过空间缩放 (更高的CC,更低的RMSE).
- 高分辨率的GWSA数据补充了干旱地区的地下水位预测.
- 为有效的当地水资源管理提供关键的定量数据.
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