联合卫星测高和卫星重力技术监测青藏高原湖泊变化

青藏高原湖泊是气候变化敏感的指示器，研究其变化不仅对认识全球气候变化有重要科学意义，而且对于水资源合理利用、生态环境保护及防灾减灾等具有现实意义。本项目旨在利用卫星测高和GRACE卫星重力资料确定青藏高原湖泊变化，并结合水文、气象等资料探讨青藏高原湖泊变化与气候变化之间的联系。主要研究内容包括：从数据编辑、环境改正、波形重跟踪以及湖面高程计算等方面系统研究精化高原湖区测高数据的理论和方法，并用于确定青藏高原湖泊变化的时间序列；精化GRACE数据的误差处理方法，研究利用GRACE月地球重力场模型提取青藏高原水储量变化的计算策略,结合GRACE观测结果和水文、气候模型分析青藏高原水储量的季节变化和年变化及其原因；选取青藏高原典型湖泊，利用卫星测高和GRACE的观测结果，研究湖泊质量变化与流域内质量变化之间的关系，并结合水文、气象资料，基于湖泊水量平衡方程，定量地分析各因素对湖泊变化的贡献。

青藏高原湖泊是气候变化敏感的指示器，研究其变化不仅对认识全球气候变化有重要科学意义，而且对于水资源合理利用、生态环境保护及防灾减灾等具有现实意义。本项目对卫星测高数据处理方法进行了深入研究，分析了测高数据坡度改正方法的效果，在交叉点计算、波形分类、波形修正和波形重跟踪等方面提出了一些新的或改进方法。针对青藏高原湖区测高数据的特点，提出了一套计算湖水位的方法，并利用20多年的Topex和Envisat测高数据确定了40多个湖泊的水位变化时间序列。测高结果显示，青藏高原不同区域的湖水位表现出不同的变化特征：青海地区以2005年为分界先降后升，藏北和藏南地区有明显的上升趋势，藏西地区变化比较平稳略有上升，藏西南地区主要呈下降趋势。探讨了GRACE数据的误差处理方法和水储量变化计算方法，利用GRACE月重力场模型计算和分析了2003年至2014年青藏高原地表质量变化。结果显示包括水储量变化和雪量变化在内的青藏高原质量变化具有明显的季节性特征，周年变化的幅度约为5.3cm等效水高，每年3月份和8月份达到最大值。青藏高原地区长期质量变化率在藏东南为1cm/yr，而在藏西北则为-1cm/yr。GRACE结果给出了与CPC水文模型相一致的特征。通过比较发现湖水位变化与GRACE确定的地表质量变化之间存在一定的相关性。利用傅立叶分析和小波分析方法等方法，研究了青藏高原湖水位的变化规律，并分析了湖水位变化与降雨、气温以及PDO、ENSO、IOD等气候因子的相关性，结果显示青藏高原湖水位变化在不同时间尺度上与局部气候和全球气候变化之间存在一定的关联性。项目成果对于研究青藏高原质量迁移、水量平衡和湖水位变化对气候变化的响应等研究具有参考意义。