利用近7年的Gravity Recovery and Climate Experiment(GRACE)重力卫星资料研究了河北平原地区的重力变化,结果显示该区域有一明显的重力下降趋。利用Global Land Data Assimilation Systems(GLDAS) 土壤湿度模型计算了地表水对重力场的影响,结果表明土壤湿度变化对重力场的影响主要表现为季节信号变化特征,对该地区重力下降趋势的变化并没有明显的贡献。为分析重力场下降的可能原因,我们收集了该区域附近9个深水井的水深资料,并估计了地下水变化对重力影响的时间序列。测井资料结果显示该区域地下水变化均呈现一致的下降趋势,平均每年以0.97m/a的速率下降,与估计的地下水变化对重力场影响的变化趋势相一致,相关分析结果显示与地下水变化有关的重力异常与卫星重力变化之间的相关系数高达0.98。分析结果表明地下水大量流失导致的质量亏损是该地区重力变化长期下降的主要原因,地下水流失造成的质量亏损可引起该区域重力平均每年以0.44μgal/a的速率下降,平均测井水深每下降1米卫星重力减小0.45μgal。
重力异常:GRACE结果(左) ,土壤湿度的影响(右)
重力异常时间变化序列(GRACE (黑线)、土壤湿度的影响(红)及剩余重力变化(蓝)
The time evolution of well water level: (a) Hejian, Beishe and Shenzhou; (b) Fangshanliang town, Ningjin, Sangzi and Huanghua; (c) Yongqing, Zhaoge village, Xvxin village, Wuji and Jinghai
深水井资料:a)河间、北杜和深州;(b)房山良乡、宁晋、桑梓和黄骅;(c)永清、赵各庄、徐辛庄、无极和静海