中国科学院测量与地球物理研究所“一二三”规划重点培育方向之一，由研究员汪汉胜首席负责的“地球表层物质平衡的定量评估”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，每年总增加量为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。
值得注意，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间接地支持了研究结果。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。
该项研究得到国家自然科学基金重点项目“喀喇昆仑-喜马拉雅冰川物质平衡的空间大地测量研究”和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”联合资助。
论文和支撑材料可通过下列链接免费下载：
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
