Page 11 - 2023年第54卷第3期
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趋势看，两种 Ｍａｓｃｏｎｓ产 品反演 的全 球 ４个区域的 总 水储 量 变 化具 有较 高 一 致 性；Ｍａｓｃｏｎｓ产 品 和
              ＷＧＨＭ尺度因子校正的 ＳＨ系数产品具有较高的一致性。例如在海河流域 Ｍａｓｃｏｎｓ数据显示：在研究
              时段 ２００３—２０２０年内总水储量总体上持续下降，但在部分年份由于降水增加（如 ２０１２年降水 ６０１ｍｍ
              和 ２０１６年降水 ６１４ｍｍ），总水储量有所恢复；在极端干旱年份（如 ２０１４年降水 ４２７ｍｍ），总水储量下
              降比其他年份下降更为显著。ＪＰＬＭａｓｃｏｎｓ总水储量变化多年趋势为－ ２．１ｃｍ?ａ ，ＣＳＲＭａｓｃｏｎｓ多年趋势
              为－ １．７ｃｍ?ａ ，ＷＧＨＭ尺度因子校正的 ＳＨ系数总水储量变化多年趋势为－ ２．６ｃｍ?ａ ；在印度西北部平原
              总水储量总体上呈下降趋势，且两种 Ｍａｓｃｏｎｓ产品计算的总水 储 量变 化 趋 势一 致，均为 － ２．４ｃｍ?ａ ，
              ＷＧＨＭ尺度 因 子 校 正 的 ＳＨ 系 数 总 水 储 量 变 化 多 年 趋 势 为 － ３．１ｃｍ?ａ ；在 美 国 加 州 中 央 山 谷 两 种
              Ｍａｓｃｏｎｓ产品在 ２００３—２０２０年 总 水 储 量 有 一 定 下 降 趋 势 （ＪＰＬＭａｓｃｏｎｓ： － １．７ｃｍ?ａ ；ＣＳＲ Ｍａｓｃｏｎｓ：
              － ０．７ｃｍ?ａ），且 ＪＰＬＭａｓｃｏｎｓ的结果与 ＷＧＨＭ 尺度因子校正 ＳＨ系 数的 总水 储量 变化 结果 较 为一致
              （ － １．９ｃｍ?ａ ）；在美国高平原总水储量变化趋势不明显，主要与其北部（地表水）和中南部（地下水）的
              灌溉方式不同有关。
                  从总水储量变化的季节性看，两种 Ｍａｓｃｏｎｓ产品也具有较为一致的变化规律，但 ＳＨ系数产品呈
              现更显著的季节性。例如在海河流域，ＳＨ系数产品在 ２０１８—２０２０年 ３年间呈现较好的季节性变化，
              但 Ｍａｓｃｏｎｓ产品反映的季节性变化较小（图 ４）。从不同区域对比看，加州中央山谷、高平原和印度西
              北部平原显示出明显的季节性变化，但海河流域季节性变化比其他区域小。受季风气候和地下水开采
              进行农业灌溉的共同作用，海河流域总水储量每年的高值出现在年末或次年初，而低值出现在每年 ６
              月春灌结束时；印度西北部平原总水储量每年的最高值出现在 ９月，而最低值出现在次年 ６月。与印
              度西北部平原总水储量年内变化规律不同的是，海河流域总水储量在每年冬季维持在较高水平，直到
              次年春季开始，由于地下水大量开采，总水储量持续下降至夏初雨季来临之前。印度西北部平原受南
              亚季风影响更为明显，其主要灌溉期为 ６—９月的季风期和 １１月—次年 ２月的后季风期                                      ［３７］ ，季风期过
              后降水减少，总水储量持续下降至次年雨季（６月）来临。
                  综上，在全球主要区域，ＰＣＲ － ＧＬＯＢＷＢ所生成的尺度因子不能反映地下水储量变化造成的空间
              差异性，或反映的差异性和地下水储量变化的空间范围不一致，所得尺度因子不可靠。ＷＧＨＭ能反映
              出比较合理的尺度因子高值分布，且与地下水储量变化的空间一致性较高。ＷＧＨＭ模型构造的尺度因
              子校正的 ＳＨ系数总水储量变化，与 ＪＰＬ和 ＣＳＲ两种 Ｍａｓｃｏｎｓ产品反演的总水储量变化有较好的一致
              性，且能够反映总水储量多年变化趋势、年际和年内（季节）变化规律。故本研究最终选择 ＣＬＭ４．０（官
              方产品）和 ＷＧＨＭ生成的尺度因子，对 ＧＲＡＣＥＳＨ总水储量变化进行信号校正；同时选择 ＪＰＬ和 ＣＳＲ
              Ｍａｓｃｏｎｓ 产品计算的总水储量变化，作为本文计算地下水储量变化的主要输入。
              ３．２ 海河流域总水储量和海河平原地下水储量变化 利用上述两种方法生成的 ４个总水储量变化时间
              序列（ＪＰＬ和 ＣＳＲＭａｓｃｏｎｓ、ＣＬＭ４．０和 ＷＧＨＭ构造的尺度因子校正的 ＳＨ系数（ＣＳＲＳＨ）），分析海河
              流域总水储量变化，结合 ３个全球陆面模式模拟的土壤水储量变化（相关方法和数据见 ２．２和 ２．４节），
              根据水量平衡计算地下水储量变化。
              ３．２．１ 海河流域总水储量变化距平分析  ２００３—２０２０年，海河流域的总水储量变化距平（Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ
              ＷａｔｅｒＳｔｏｒａｇｅＡｎｏｍａｌｉｅｓ ，ＴＷＳＡ）总体呈下降趋势（图 ５）。由于海河流域在 ２０１２年和 ２０１６年降水量偏
              多，分别为 ６０１ｍｍ?ａ和 ６１４ｍｍ?ａ（２０００—２０１９年多年平均降水量为 ５０６ｍｍ?ａ），ＴＷＳＡ在 ２０１２年和
              ２０１６年出现明 显 上 升。因 此，以 ２０１２年 和 ２０１６年 为 分 界 点 将 研 究 时 段 进 一 步 划 分 为 ３个 时 段：
              ２００３—２０１１年（时段Ⅰ）、２０１２—２０１５年（时段Ⅱ）和 ２０１６—２０２０年（时段Ⅲ）。海河流域 ＴＷＳＡ在时段
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              Ⅰ—Ⅲ的变化速率分别为－ １．８±０．１ｃｍ?ａ（ － ５６．７±３．２亿ｍ ?ａ）、 － ３．８±０．２ｃｍ?ａ（ － １２０．３±６．４亿ｍ ?ａ）和
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              － １．８±０．１ｃｍ?ａ （ － ５６．５±３．２ 亿ｍ ?ａ）。其中，ＴＷＳＡ在时段Ⅰ和时段Ⅲ的下降速率接近，由于 ２０１４年降
              水量偏少约 １６％（４２７ｍｍ?ａ相较 ２０００—２０１９年多年平均）导致 ＴＷＳＡ明显下降，ＴＷＳＡ在时段Ⅱ的下
              降速率相对更快。根据 ＧＲＡＣＥＳＨ和 ＧＲＡＣＥＭａｓｃｏｎｓ数据反演的海河流域 ＴＷＳＡ时间序列的变化趋势
              接近（图 ５（ｂ）（ｃ）），ＧＲＡＣＥＳＨ的 ＴＷＳＡ时间序列在时段Ⅰ—Ⅲ的下降速率均大于 ＧＲＡＣＥＭａｓｃｏｎｓ
              的 ＴＷＳＡ时间序列，且前者反映的 ＴＷＳＡ的季节性变化较强。

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