科研進(jìn)展
基于地下水位與土壤含水量的地下水蒸散發(fā)估算研究取得新進(jìn)展
干旱區降水稀少、地表水匱乏,但地下水資源相對豐富。在地下水埋藏較淺的條件下,地下水與包氣帶土壤水分聯(lián)系緊密,并不同程度參與植被蒸散發(fā)過(guò)程,植被部分甚至完全依賴(lài)地下水生存。地下水蒸散發(fā)(Groundwater evapotranspiration,ETg,含通過(guò)地表土壤蒸發(fā)和植被蒸騰消耗的地下水量)是地下水淺埋環(huán)境中垂向水文循環(huán)的重要組分,是干旱區地下水最主要的自然排泄方式(>70%)。準確估算ETg及其在實(shí)際蒸散發(fā)的比例,對科學(xué)管理干旱區農業(yè)與水資源、合理保護和修復地下水依賴(lài)型植被意義重大。
中國科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“西北研究院”)劉鵠副研究員團隊基于地下水位和土壤水分波動(dòng)方法估算了甘肅臨澤縣鎖龍潭濕地附近的沙棗(Elaeagnus angustifolia)林2017-2018年生長(cháng)季(4月15日至10月15日)的ETg。結果表明:(1)2017、2018年生長(cháng)季ETg分別為275、511 mm,在實(shí)際蒸散發(fā)(ETa)中分別占73%、87%;其中7-8月約占整個(gè)生長(cháng)季ETg的48.2%、48.4%,大致與地下水位變化及植被生長(cháng)過(guò)程同期。(2)ETg及其占總蒸散發(fā)的比例與潛在蒸散發(fā)、土壤儲水量、地下水位正相關(guān)(P<0.05),3個(gè)要素對ETg的方差解釋率較高(2017年48%、21%、31%,2018年24%、24%、52%)。(3)數據驅動(dòng)方法在荒漠綠洲過(guò)渡帶地下水淺埋環(huán)境ETg量化評估中雖然可行,但時(shí)間分辨率偏低,融合機制模型的數據驅動(dòng)方法是未來(lái)提高ETg估算精度的重要思路。
該成果以“基于地下水位與土壤含水量的地下水蒸散發(fā)估算”為題發(fā)表于《中國沙漠》2022年第6期。西北研究院研究生李琳為論文第一作者,劉鵠副研究員為論文通訊作者。該研究獲中國科學(xué)院戰略性先導科技專(zhuān)項(A類(lèi),XDA2003010102)、國家自然科學(xué)基金項目(42171117)共同資助。
圖1 研究區概況
圖2 實(shí)際蒸散發(fā)(ETa)與地下水蒸散發(fā)(ETg)之間的相關(guān)關(guān)系