基于GRACE的华北平原地下水储量时空变化分析

束秋妍， 潘 云， 宫辉力， 黄志勇， 郑龙群

(1.首都师范大学资源环境与旅游学院，北京 100048； 2.首都师范大学城市环境过程与数字模拟国家重点实验室培育基地，北京 100048)

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华北平原为我国第二大平原，也是我国的政治中心所在，人口稠密，是以旱作为主的农业区，拥有全国最大的小麦、玉米种植区，是全国重要的粮食基地。华北平原也是我国北方缺水较严重的地区，人均水资源量仅有450 m3，低于国际公认的极度缺水的标准(500 m3)[1]。地下水是区内主要供水源，随着工农业的生产发展及人口数量的不断增加，地下水的开采强度和开采规模不断增大。据统计，目前华北平原有地下水开采井约200万眼，从1985年到20世纪末，多年平均开采量已超过1010m3[2]，且大部分用于农业灌溉。研究华北平原地区地下水储量变化的空间分布特征及时间变化规律，对于该区地下水资源可持续利用具有重要意义。

传统监测地下水储量变化一般利用监测井进行检测。这种实地测量地下水的方法仅依靠单点的地下水位，难以充分反映地下水储量在空间上和时间上的变化特征。GRACE(gravity recovery and climate experiment)重力卫星作为一种监测地表水储量变化的新型手段，打破了传统地面观测在时间和空间上的局限性，并已在国内外地下水水储量变化研究中得到了应用[3-5]。

经验正交函数(empirical orthogonal function，EOF)分析方法，通过分析矩阵数据中的结构特征，提取数据主要特征量，在水储量研究方面应用广泛。Awange等[6]利用EOF方法研究了埃塞俄比亚地区的陆地水储量、土壤湿度和降水的时空变化特征，并分析了三者的相关性及陆地水储量变化对降水的滞后性；……