中国科学院测量与地球物理研究所、大地测量与地球动力学国家重点实验室汪汉胜研究员首席负责的学科组团队，与瑞典国土测量局、香港大学地球科学系合作，在青藏高原及周边发现多地区地下水储量增加，相关论文近日在国际著名期刊《地球与行星科学通讯》（Earth and Planetary Science Letters）在线发表，题目为“从GRACE卫星重力数据分离青藏高原及邻区地下水储量的变化”（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储量的变化，对高原生态恢复、农牧业发展、地质灾害防治、工程设计和地热开发等具有重要价值，同时对水文循环和全球气候变化研究具有重要意义。 

　　长期以来，在青藏高原广阔的地区，由于可利用的水井水位测量数据极少，对地下水状况知之甚少。2002年以来GRACE卫星重力观测使评估整个高原地下水的变化成为可能，现使用的评估方法实际上是一种利用牛顿万有引力、不接触实物的称量法，即卫星在500公里空中感受地下水增减变化的重力信号，再根据重力信号计算地下水储量的变化。一个新的挑战是，卫星的重力观测同时受土壤湿度、冰川与积雪、冻土、湖泊与水库变化等的影响，如何排除这些影响是精确获得地下水储量变化信息的关键。因此，研究团队不仅利用了国际最新的GRACE重力场数据，还利用了多种水文模型提供的土壤湿度和积雪数据、冰川湖泊的ICESat-1卫星测高结果、冻土模型和最新的冰川均衡调整模型，揭示了青藏高原及周边2003-2009年期间的地下水的变化趋势（图1），在金沙江流域、怒江-澜沧江源地区、长江源地区、黄河源地区、柴达木盆地、羌塘自然保护区中部、印度河上游流域和阿克苏河流域，首次发现了地下水呈现增加趋势，速率分别为：+2.46±2.24 Gt/年、+1.77±2.09 Gt/年、+1.86±1.69 Gt/年、+1.14±1.39Gt/年、+1.52±0.95 Gt/年、+1.66±1.52 Gt/年、+5.37±2.17 Gt/年和+2.77±0.99 Gt/年（1Gt=10¹²公斤），地下水每年总增加量为(+18. 6±4.8)x10¹²公斤或186±48亿立方米，相当于三峡水库175米水位时近一半的库容量。收集的河流径流量特别是冬季河流径流量、降雨资料和一些生态变化的报道支持了研究结果。 

　　分析表明，在高原东部河源地区，分布广泛的石灰岩和碎屑岩的裂隙孔隙和岩溶、活动断层有利于地下水储存；地下水增加与流域或盆地周边地区的冰/雪、冻土融水和或降水增加所产生的径流补给有关；对于三江（澜沧江、长江和黄河）源地区，2005年来中国政府实施生态保护和重建工程，所采取的生态移民、限制放牧、森林湿地保护和人工降雨等措施，有利于地下水的储积，反过来地下水的增加也有利于生态恢复；地下水增加还与高原西部的内流盆地地下水沿北西-南东向活动断层的可能渗漏有关（图2）。 

　　要更好地评估该地区2009年后地下水变化趋势，需要采用更加先进的卫星测高技术（例如Cryosat-2、ICESat-2）和卫星重力技术（GRACE Follow-on）的观测数据。 

　　该项研究得到国家基金重点项目“喀喇昆仑-喜马拉雅冰川物质平衡的空间大地测量研究”、全球变化研究国家重大科学研究计划项目“近百年极地冰层和全球及典型区域海平面变化机理精密定量研究”和国家基金重大项目“地球宏观科学现象的月基观测研究”课题“固体地球运动现象的月基观测机理与模型研究”等联合资助。 

　　论文和支撑材料可通过下列链接免费下载： 

　　http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0012821X16302898 

　　图 1青藏高原及其周边2003-2009 地下水储量变化趋势（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-澜沧江源区；10-长江源区；11-黄河源区；12-柴达木盆地；13-羌塘自然保护区中部；14-印度河上游流域；15-阿克苏河流域。 

　　图2地下水从青藏高原内流盆地向东部河源地区渗漏的推测 

　　粗黑线为活动断层，背景为数字地形（米），蓝线界定流域盆地，蓝色和白色小块为湖和冰川，数字同图1。