專家視角-宮輝力:重視遙感大數據應用 提升地下水系統演化規律研究水平

Time: 2022-03-29  admin    

        2022年3月22日是第三十屆「世界水日」,3月22~28日是第三十五屆「中國水周」。今年「世界水日」主題為「珍惜地下水,珍視隱藏的資 源」。我國紀念2022年「世界水日」「中國水周」活動主題為「推進地下水超采綜合治理 復甦河湖生態環境」。3月21日,中國自然資源報社聯合中國地質調查局邀請8位院士、專家就地下水保護、調查監測、水平衡研究等建言獻策,共同探討地下水保護與利用的平衡之道。水資源安全bbin宝盈集团主任宮輝力教授應邀參加了主題討論。


遙感大數據與地下水系統演化

        當前,全球氣候變化背景下,自然系統與人類活動的相互作用,共同驅動了地球系統的複雜演化,深刻影響和改變着區域水循環系統。地下水是區域水循環的重要環節,在快速變化條件下呈現出獨特的適應、響應和演化方式。如何監測、識別與優化調控區域地下水系統的複雜演化,基於雲平台的對地觀測遙感大數據與地球系統科學模式相結合,為我們提供了新方法。

        地球系統是由大氣圈、水圈、陸圈和生物圈組成的有機整體。研究地球系統子系統之間相互關聯、相互作用及其演化機理,可以為全球、區域尺度的水循環過程量化研究和地下水管理提供科學依據。近年來,人類活動的規模和強度不斷擴大,在驅動區域水循環演化,特別是區域地下水循環演化,甚至超過了自然過程的規模和強度。同時,人類對區域地下水系統演化理解的速度,一直滯後於自然系統的快速變化,諸如人類對自然系統的影響程度、自然系統對地下水系統可持續性與可恢復性的影響,以及應對變化的有效性等。

        地球系統模式的雲計算平台與遙感大數據的深度結合,通過共享雲平台上對地觀測遙感大數據、分析工具(人工智能算法及其新進展)和研究案例等公共資源,為多尺度水循環過程量化研究、地下水循環時空模式識別與歸因研究,提供了可行性。基於公共雲、混合雲平台耦合遙感大數據和監測台站網小數據集,通過時空分析、數據挖掘,生成相互關聯、相互作用的特徵數據集,開展多尺度、變解像度區域水循環過程的量化研究,揭示主要驅動因素與演化規律。例如,針對區域地下水循環過程的量化研究,GRACE衛星的時變重力場數據、InSAR衛星的形變場數據,結合地下水動態長期監測數據,實現物理機制驅動的地下水數值模型與大數據驅動的人工智能模型的耦合,可以監測、評估區域地下水儲存量的時空變化,形成地球系統模式的區域水循環過程量化監測、評估與預測能力,持續深化、優化地下水循環過程研究。

        遙感大數據、監測台站網小數據與雲平台的深度結合,構建綜合分析平台。實現區域地下水循環演化的數據模式雲孿生,重建其演化歷史,評估現狀與預測未來。對未來可能的氣候變化、極端事件的長期變化與區域社會經濟發展情景,創建數據孿生模式,預測不同情景約束的區域地下水系統演變趨勢,分析演化的時空差異與變化機理,提出相應的調控對策和政策措施建議。


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