【中国科学报】空天院揭示中国灌溉用水未来变化趋势与经济影响
中国科学院空天信息创新研究院研究员王树东带领的生态水文遥感团队与中国气象科学研究院、美国宾夕法尼亚大学等单位科研人员合作，提出一种基于机器学习和遥感观测数据的全国尺度灌溉用水量估算模型，并基于该模型揭示了未来气候变化情景下中国灌溉用水的变化趋势和经济影响。近日，该研究成果在《未来地球》上发表。
灌溉农业约占全球耕地面积的20%，贡献了40%以上的粮食产量。中国拥有全球最大面积的灌溉农田，占中国耕地面积的一半以上。在全球气候变化导致粮食安全日益受到挑战的背景下，准确估算灌溉用水变化对于制定最优的水资源分配政策十分重要。现有的灌溉用水估算方法受数据可用性和模型结构的约束，在全国尺度和未来气候变化情景下适用性差。
该研究团队开发了一个基于机器学习的新模型，通过整合一系列高精度水文要素卫星遥感产品（降水、蒸散、土壤水分和雪水当量）、气象驱动因子、经济统计数据和数值模型模拟，在数据驱动框架下估算了全国尺度的灌溉用水。
该研究团队进一步考虑了一系列气候和社会经济情景，将建立的机器学习框架与4个先进的地球系统模型结合，提供了未来70年中国灌溉用水的变化趋势和相关成本。
研究发现，基于不同的温室气体排放情景，未来70年，全国约60%的省份的灌溉用水量都会增加，特别是西北和华北区域。对比20世纪80年代至2010年的数据，全国灌溉用水到2050年预计最高将增加17.1%，灌溉用水增加带来的每年新增成本最高可达39.1亿美元；到2100年全国灌溉用水预计最高将增加34.8%，每年新增成本最高可达65亿美元。研究结果凸显了水资源可持续利用与管理的迫切性。
该研究提出了一种有效估算当前和未来灌溉用水的方法，研究成果可以扩展到其他面临日益增长的灌溉需求的国家。该研究结果也可为农业用水政策制定和决策提供重要信息，有利于在气候变化和社会经济动态背景下进行水资源的可持续利用与管理。
相关论文信息：https://doi.org/10.1029/2023EF003562
（原载于《中国科学报》 2024-03-18 第3版 综合）
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