基于GRACE的新疆平原区地下水干旱时空变化及其对气象干旱的响应

地下水资源具有重要的资源保障和生态安全维系功能,随着全球气候变暖及人类活动强度增大,导致新疆平原区地下水资源量呈减少趋势,进一步加剧地下水干旱发生的风险。揭示新疆平原区地下水干旱时空变化特征及其对气象干旱的响应关系,对区域经济可持续发展、生态系统安全有重要意义。基于GRACE重力卫星数据和全球陆地同化系统(GLDAS)数据估算2003—2022年新疆平原区地下水储量变化,在此基础上对地下水储量变化进行标准化处理,构建地下水干旱指数,分析新疆平原区地下水干旱时空变化特征,最后使用最大相关系法分析地下水干旱对气象干旱的响应关系。结果表明:(1)新疆平原区地下水储量变化呈下降趋势,其下降速率为0.60 cm·a^(-1),下降较为明显的区域主要集中在天山区域山前平原区,上升区域主要集中在昆仑山北麓山前平原区及阿尔泰山南麓西部山前平原区。(2)地下水干旱指数监测到新疆平原区于2014年4月—2015年4月、2022年5—12月分别发生了历时13个月、8个月的地下水干旱事件。整体来看,新疆平原区地下水干旱频率为0.21,地下水平均干旱强度为1.0~2.0,地下水平均干旱历时为4~28个月;其中,平均干旱历时为4~10个月、11~16个月、17~22个月、23~28个月的面积占比分别为80.68%、9.54%、4.15%、5.63%。(3)新疆平原区地下水干旱对气象干旱的平均响应时间为18个月;响应时间为1~3个月、4~6个月、7~9个月、10~12个月、13~24个月的面积占比分别为11.00%、2.13%、2.75%、2.00%、82.12%。其中,近20 a来天山北麓山前平原区的响应时间呈增大趋势,响应时间由1~3个月增大为18~24个月,昆仑山北麓山前平原区部分区域的响应时间则先由9~12个月减缓至1~3个月,后延长至12~24个月。