中新網(wǎng)北京3月11日電 (記者 孫自法)統(tǒng)計顯示，灌溉農(nóng)業(yè)約占全球耕地面積的20%，貢獻了40%以上的糧食產(chǎn)量。中國擁有全球最大面積的灌溉農(nóng)田，占中國耕地面積的一半以上。未來，中國灌溉用水變化趨勢如何、對經(jīng)濟有何影響等議題頗受關(guān)注。

　　

　　中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院(空天院)3月11日向媒體發(fā)布信息說，該院王樹東研究員帶領(lǐng)的遙感科學(xué)國家重點實驗室生態(tài)水文遙感團隊最新在灌溉用水估算領(lǐng)域取得重要進展，他們研發(fā)構(gòu)建出一種基于機器學(xué)習(xí)和遙感觀測數(shù)據(jù)的全國尺度灌溉用水量估算模型，研究結(jié)果表明，基于不同的溫室氣體排放情景，未來70年，中國約60%省份的灌溉用水量都會增加，特別是西北和華北區(qū)域。

　　

　　這一揭示未來氣候變化情景下中國灌溉用水的變化趨勢和經(jīng)濟影響的重要成果，由中國科學(xué)院空天院、中國氣象科學(xué)研究院和美國賓夕法尼亞大學(xué)等中外機構(gòu)合作完成，相關(guān)論文近日以“應(yīng)用機器學(xué)習(xí)方法揭示目前和未來中國灌溉用水變化”為題，在美國地球物理學(xué)會旗下全球變化旗艦期刊《未來地球》(Earth’s Future)上發(fā)表。

　　

　　灌溉用水估算框架在全國尺度和未來氣候變化情境下的驗證與評估。中國科學(xué)院空天院/供圖

　　

　　論文通訊作者王樹東研究員指出，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其影響。因此，在全球氣候變化導(dǎo)致糧食安全日益受到挑戰(zhàn)的背景下，準確估算灌溉用水變化對于制定最優(yōu)的水資源分配政策的重要性日益凸顯。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。

　　

　　為此，在本項研究中，研究團隊開發(fā)出一個基于機器學(xué)習(xí)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(降水、蒸散、土壤水分和雪水當(dāng)量)、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)動框架下估算全國尺度的灌溉用水。

　　

　　論文第一作者、中國科學(xué)院空天院劉凱助理研究員介紹說，新模型在估算灌溉用水方面表現(xiàn)出較高的準確性，與中國339個地級市的水利部公報值相比，確定系數(shù)介于0.86到0.91之間，均方根誤差從0.261到0.361立方千米/年不等。通過11個農(nóng)田站點的獨立觀測驗證，模擬數(shù)據(jù)與實地觀測數(shù)據(jù)具有顯著相關(guān)性，準確率達到90%以上。

　　

　　全國灌溉用水在2030-2100年的變化趨勢和經(jīng)濟影響。中國科學(xué)院空天院/供圖

　　

　　隨后，研究團隊進一步考慮到一系列氣候和社會經(jīng)濟情景，將建立的機器學(xué)習(xí)框架與4個先進的地球系統(tǒng)模型結(jié)合，提供出未來70年中國灌溉用水的變化趨勢和相關(guān)成本。他們發(fā)現(xiàn)，基于不同的溫室氣體排放情景，未來70年，約60%的省份的灌溉用水量都會增加，特別是西北和華北區(qū)域。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%，灌溉用水的增加帶來每年新增成本最高達到39.1億美元；到2100年預(yù)計最高將增加34.8%，每年新增成本最高達到65億美元。

　　

　　王樹東表示，這項研究結(jié)果突顯了水資源可持續(xù)利用與管理的迫切性，研究團隊提出的一種有效估算當(dāng)前和未來灌溉用水的方法，既可以擴展到其他面臨日益增長的灌溉需求的國家，也可為農(nóng)業(yè)用水政策制定和決策提供重要信息，有利于指導(dǎo)在氣候變化和社會經(jīng)濟動態(tài)背景下進行水資源的可持續(xù)利用與管理。(完)