近日，我院2022级测绘学科博士生汤苗在国际权威地学期刊Earth and Planetary Science Letters（自然指数期刊，中科院一区）上发表了题为“Insights into water mass change in the Yangtze River Basin from the spectral integration of GNSS and GRACE observations”的研究成果，首次提出了在谱域内联合GNSS与GRACE观测数据反演区域陆地水储量变化的新方法，解决了两种独立大地测量观测在联合过程中空间尺度不匹配的问题。两位评审专家均对该研究给予了高度评价，称其“开发并验证了在全球和区域范围内惠及研究群体的新方法”“对水文大地测量领域具有重要价值”。我院袁林果教授为通讯作者，合作者包括我院游为副教授、博士生杨兴海，中山大学姜中山副教授，以及澳大利亚纽卡斯尔大学Shin-Chan Han教授。

现代大地测量技术（如GNSS和GRACE）的发展为精确评估陆地水储量变化带来了全新契机，有效弥补了传统水文变化监测方法的不足。然而，这两种技术在估计区域陆地水储量变化方面具有不同的时空尺度和精度特性。例如，GRACE数据擅长捕捉全球范围内的大尺度水文变化信息，但仅提供月度平均结果；而GNSS数据通常具有更高的时间分辨率（天甚至天以下），但容易受到站点分布和非水文信号的影响。众多学者尝试在空间域内联合两类观测值来估计区域水文变化，但这些方法均忽略了两种大地测量手段在表征陆地水储量变化方面的空间尺度差异。为了解决这一问题，我院博士生汤苗首次在谱域内整合了这两种不同空间尺度和区域覆盖的大地测量数据。这种谱域联合方法能够充分发挥两种独立数据集在可解析空间尺度上捕捉水文信号的能力，拓展了GNSS和GRACE观测数据在水文研究领域的应用。

图1. 独立和联合反演方法估计的陆地水储量变化谱

在该项研究工作中，作者以长江流域及其多个子流域为例，验证了联合反演方案的有效性，并探讨了近十年来长江流域内储水量的季节和年际变化。在利用多源水文数据集进行对比验证后，作者探索了联合大地测量结果在极端水文事件监测方面的应用潜力。结果表明，联合反演的结果能够准确探测流域内极端干旱和洪水事件（洪水探测准确率可达80%）。作者还调查了长江流域年际储水变化与印度洋偶极子和厄尔尼诺-南方涛动两种气候模式之间的潜在关联，发现了不同子流域年际水文变化受不同气候模式调控的证据。这项工作有望为全球气候变暖背景下区域水资源管理和水灾害监测防治提供新的科学依据和技术支持。

图2. 联合反演结果探测的极端水文事件

该项研究成果得到国家自然科学基金（42074021, 41904015）、国家留学基金委（202307000054）的资助。

论文详细信息：

Miao Tang, Linguo Yuan*, Xinghai Yang, Zhongshan Jiang, Shin-Chan Han, Wei You. Insights into water mass change in the Yangtze River Basin from the spectral integration of GNSS and GRACE observations. Earth and Planetary Science Letters, 2024, 644, 118929. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2024.118929