grace重力卫星数据的水文应用综述

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1、第２６卷第５期遥感技术与应用Ｖｏｌ．２６Ｎｏ．５２０１１年１０月ＲＥＭＯＴＥＳＥＮＳＩＮＧＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＡＮＤＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮＯｃｔ．２０１１ＧＲＡＣＥ重力卫星数据的水文应用综述曹艳萍，南卓铜（中国科学院寒区旱区环境与工程研究所，甘肃兰州７３００００）摘要：重力反演与气候实验卫星ＧＲＡＣＥ（ＧｒａｖｉｔｙＲｅｃｏｖｅｒｙａｎｄＣｌｉｍａｔｅＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔ）为研究深层地球结构和跟踪地球表面质量变化提供了新手段，在一定程度上完善了当前全球水文监测系统。检测全球或区域水文信息对于研究全球或区域水资

2、源变化和水量平衡具有重要意义。首先对ＧＲＡＣＥ重力卫星进行概括介绍，然后对ＧＲＡＣＥ卫星数据在极地高山冰川、海洋和陆地水储量等方面的应用现状进行分析总结，归纳ＧＲＡＣＥ水文研究中的验证方法，最后总结ＧＲＡＣＥ水文应用中面临的主要技术难点及可能的解决方案。关键词：ＧＲＡＣＥ重力卫星；水文应用；水储量估计中图分类号：ＴＰ７９；Ｐ３３２文献标志码：Ａ文章编号：１００４－０３２３（２０１１）０５－０５４３－１１引用格式：ＣａｏＹａｎｐｉｎｇ，ＮａｎＺｈｕｏｔｏｎｇ．ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆＧＲＡＣＥｉｎＨｙｄｒｏ

3、ｌｏｇｙ：ＡＲｅｖｉｅｗ［Ｊ］．ＲｅｍｏｔｅＳｅｎｓｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ，２０１１，２６（５）：５４３－５５３．［曹艳萍，南卓铜．ＧＲＡＣＥ重力卫星数据的水文应用综述［Ｊ］．遥感技术与应用，２０１１，２６（５）：５４３－５５３．］１引言迁移及全球水文问题提供了新的监测手段，对深入理解全球水循环及对水循环进行有效模拟、更好地全球环境变化是当前和未来人类社会发展共同把握地球气候和生态系统变化和发展有重要意义。面临的一个问题。全球变暖、海平面上升、极地冰川地球各系统间的质量重新分布

4、和迁移引起地球融化等全球环境问题与全球地表物质迁移紧密相重力场的变化，在年或季较短时间尺度上，主要由地联。全球水循环涉及大气、海洋和陆地三者之间的球表层大气、海洋、陆地水质量交换引起。通过精确相互关系，与全球气候变化息息相关。另一方面气观测地球重力场随时间的变化，可以反演地球水质量候变化也会影响大气、海水质量的重新分布，比如冰变化的情况。自重力反演与气候实验卫星（ＧＲＡＣＥ）［１］雪消融导致重力变化。采取多种手段获取水文信实施以来，国内外科研人员利用其获取的重力场信息息，对于评估、改进和验证气候模型，更好地理

5、解大在地球物理学、大地测量学、海洋学等学科进行相关尺度流域水文过程有重要意义。研究水文问题的常的研究。本文总结概述ＧＲＡＣＥ卫星在水文相关领［２－３］用方法包括水文、陆面过程建模方法、卫星测域的应用，综述其在极地高山冰川、海洋、陆地水储量［４］［５］高、遥感等观测手段，然而模型刻画能力、观测等方面的应用现状及主要技术难点和解决方案。技术和数据获取能力的局限性制约了当前全球及区［６］２ＧＲＡＣＥ数据概述域尺度的陆地、海洋水循环和极地问题的研究。传统卫星遥感和测高技术往往只能获取表层水变化ＧＲＡＣＥ卫星由美国宇航

6、局ＮＡＳＡ（Ｎａｔｉｏｎａｌ量；全球水文模型能有效描述水循环问题，但模型本ＡｅｒｏｎａｕｔｉｃｓａｎｄＳｐａｃｅＡｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ）和德国航天身存在较大的不确定性，需要各种来源的观测数据局ＤＬＲ（ｔｈｅＧｅｒｍａｎＡｅｒｏｓｐａｃｅＣｅｎｔｅｒ）合作研制，进行模型验证。重力卫星技术为我们研究地球物质于２００２年３月发射。其宗旨是获取高精度的地球收稿日期：２０１１－０３－２９；修订日期：２０１１－０７－１５基金项目：国家８６３计划项目（２００８ＡＡ１２Ｚ２０５），中国科学院重要方向项目（ＫＺＣＸ２－Ｙ

7、Ｗ－Ｑ１０－１）。作者简介：曹艳萍（１９８６－），女，河南新乡人，硕士研究生，主要从事ＧＲＡＣＥ重力卫星的应用研究。Ｅ－ｍａｉｌ：０３１０ｃｙｐ＠１６３．ｃｏｍ。通讯作者：南卓铜（１９７７－），男，浙江乐清人，研究员，主要从事地理信息系统应用、水文建模、数据等研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｎｚｔｏｎｇ＠ｌｚｂ．ａｃ．ｃｎ。５４４遥感技术与应用第２６卷重力场中长波部分及全球重力场的时变特征，提高测固体地球内部变化，监测地表和地下水的变化情［７］对地球变化规律的理解。况，监测冰川质量和全球海平面随气候变化的变化［２０］随着

8、ＧＲＡＣＥ卫星不断改善，数据精度越来越情况，研究海洋环流和海洋波动等。迄今，高。公布ＧＲＡＣＥ数据集的机构主要有ＣＳＲ（ｔｈｅＧＲＡＣＥ卫星在水文领域已经有较多的应用，很多ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｘａｓａｔＡｕｓｔｉｎＣｅｎｔｅｒｆｏｒＳｐａｃｅＲｅ－学者利用ＧＲＡＣＥ卫星数据获取区域蒸散发量、地ｓｅａｒｃｈ）①、ＧＦＺ（ＧｅｒｍａｎＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｆｏｒＧｅｏ－下水变化量等。ｓｃｉ