廣告記者3月26日獲悉，中國科學院空天信息創(chuàng)新研究院（以下簡稱空天院）等單位的科研人員，構(gòu)建了一種基于機器學習和遙感觀測數(shù)據(jù)的全國尺度灌溉用水量估算模型，并基于該模型揭示了未來氣候變化情景下我國灌溉用水的變化趨勢和經(jīng)濟影響。結(jié)果表明，基于不同的溫室氣體排放情景，未來70年，我國約60%省份的灌溉用水量會增加，特別是西北和華北區(qū)域。相關(guān)研究成果近日發(fā)表于美國地球物理學會旗下期刊《未來地球》。
灌溉農(nóng)田約占全球耕地面積的20%，貢獻了全球40%以上的糧食產(chǎn)量。我國的灌溉農(nóng)田占全國耕地面積的一半以上。灌溉用水對作物生長和產(chǎn)量至關(guān)重要，尤其是在水資源短缺的地區(qū)，頻繁的干旱和極端氣溫可能加劇灌溉用水的影響。
“全球氣候變化使糧食安全受到挑戰(zhàn)。在這種背景下，準確估算灌溉用水變化對于制定最優(yōu)水資源分配政策非常重要。”論文通訊作者、空天院研究員王樹東指出。
然而，現(xiàn)有的灌溉用水估算方法受到數(shù)據(jù)可用性和模型結(jié)構(gòu)的約束，在全國尺度和未來氣候變化情景下適用性差。
此次，研究團隊開發(fā)了一個基于機器學習的新模型，通過整合一系列高精度水文要素衛(wèi)星遙感產(chǎn)品、氣象驅(qū)動因子、經(jīng)濟統(tǒng)計數(shù)據(jù)和數(shù)值模型模擬，在數(shù)據(jù)驅(qū)動框架下估算了全國尺度的灌溉用水。新模型在估算灌溉用水方面表現(xiàn)出較高的準確性。11個農(nóng)田站點的獨立觀測驗證表明，模擬數(shù)據(jù)與實地觀測數(shù)據(jù)具有顯著相關(guān)性，新模型的準確率達到90%以上。
研究發(fā)現(xiàn)，對比20世紀80年代至2010年的數(shù)據(jù)，全國灌溉用水到2050年預(yù)計最高將增加17.1%，因此帶來的每年新增成本最高達到39.1億美元；到2100年，全國灌溉用水預(yù)計最高將增加34.8%，每年新增成本最高達到65億美元。研究結(jié)果突顯了水資源可持續(xù)利用與管理的迫切性。
王樹東表示，這項研究提出了一種有效估算當前和未來灌溉用水的方法，它可應(yīng)用于其他面臨日益增長的灌溉需求的國家。該研究結(jié)果也可為農(nóng)業(yè)用水政策制定和決策提供重要參考，有利于在氣候變化和社會經(jīng)濟動態(tài)背景下指導(dǎo)水資源的可持續(xù)利用與管理。
記者3月26日獲悉，中國科學院空天信息創(chuàng)新研究院（以下簡稱空天院）等單位的科研人員，構(gòu)建了一種基于機器學習和遙感觀測數(shù)據(jù)的全國尺度灌溉用水量估算模型，并基于該模型揭示了未來氣候變化情景下我國灌溉用水的變化趨勢和經(jīng)濟影響。結(jié)果表明，基于不同的溫室氣體排放情景，未來70年，我國約60%省份的灌溉用水量會增加，特別是西北和華北區(qū)域。相關(guān)研究成果近日發(fā)表于美國地球物理學會旗下期刊《未來地球》。
灌溉農(nóng)田約占全球耕地面積的20%，貢獻了全球40%以上的糧食產(chǎn)量。我國的灌溉農(nóng)田占全國耕地面積的一半以上。灌溉用水對作物生長和產(chǎn)量至關(guān)重要，尤其是在水資源短缺的地區(qū)，頻繁的干旱和極端氣溫可能加劇灌溉用水的影響。
“全球氣候變化使糧食安全受到挑戰(zhàn)。在這種背景下，準確估算灌溉用水變化對于制定最優(yōu)水資源分配政策非常重要。”論文通訊作者、空天院研究員王樹東指出。
然而，現(xiàn)有的灌溉用水估算方法受到數(shù)據(jù)可用性和模型結(jié)構(gòu)的約束，在全國尺度和未來氣候變化情景下適用性差。
此次，研究團隊開發(fā)了一個基于機器學習的新模型，通過整合一系列高精度水文要素衛(wèi)星遙感產(chǎn)品、氣象驅(qū)動因子、經(jīng)濟統(tǒng)計數(shù)據(jù)和數(shù)值模型模擬，在數(shù)據(jù)驅(qū)動框架下估算了全國尺度的灌溉用水。新模型在估算灌溉用水方面表現(xiàn)出較高的準確性。11個農(nóng)田站點的獨立觀測驗證表明，模擬數(shù)據(jù)與實地觀測數(shù)據(jù)具有顯著相關(guān)性，新模型的準確率達到90%以上。
研究發(fā)現(xiàn)，對比20世紀80年代至2010年的數(shù)據(jù)，全國灌溉用水到2050年預(yù)計最高將增加17.1%，因此帶來的每年新增成本最高達到39.1億美元；到2100年，全國灌溉用水預(yù)計最高將增加34.8%，每年新增成本最高達到65億美元。研究結(jié)果突顯了水資源可持續(xù)利用與管理的迫切性。
王樹東表示，這項研究提出了一種有效估算當前和未來灌溉用水的方法，它可應(yīng)用于其他面臨日益增長的灌溉需求的國家。該研究結(jié)果也可為農(nóng)業(yè)用水政策制定和決策提供重要參考，有利于在氣候變化和社會經(jīng)濟動態(tài)背景下指導(dǎo)水資源的可持續(xù)利用與管理。
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