农业灌溉消耗了大量的可利用淡水资源，是人类对自然水循环过程最直接的扰动。灌溉加速区域水循环的同时伴随着冷却作用。因此，估算灌溉用水，对探索人类活动对自然水循环的影响、量化水资源收支、优化农业水资源管理配置等具有重要意义。然而，目前灌溉用水数据主要是基于调查统计结果，数据呈空间分布离散且缺乏统一性，无法满足对灌溉用水时空变化的量化需求。
为此，中国科学院青藏高原研究所三极观测与大数据团队张琨博士、李新研究员、郑东海研究员等，提出了一个灌溉用水的集成估算框架，通过耦合与灌溉有关的多种水文过程，集合多个降水和土壤水分卫星产品，估算全球实际灌溉用水量。
研究结果表明，在不同空间尺度上，估算的灌溉用水相比离散调查统计数据偏差较小。相较于基于单个降水和土壤水分卫星产品进行估算的灌溉用水，集合估算结果显示出更小的误差和更低的不确定性，这为估算全球灌溉用水的时空连续变化提供了重要的解决方案。如果考虑输水效率的影响，估算精度将会进一步提高。
作者基于估算结果发现，大量灌溉用水主要分布在印度河和恒河流域、中国北部地区、加利福尼亚州、密西西比河谷、美国中部平原以及欧洲的伊比利亚半岛和亚平宁半岛等，这些区域灌溉用水量占全球总量的70%以上。
由于当前降水与土壤水分卫星产品的空间分辨率较粗糙，两者的时序变化尚不完全同步，以及在土壤水分饱和情况下识别灌溉信号困难等，导致在一定程度上低估灌溉用水量。因此，还需要进一步提高土壤水分与降水卫星产品的质量和时空分辨率，进一步降低全球灌溉用水估算的不确定性。
图1 全球灌溉用水多年平均分布（2011-2018）
图2 灌溉用水估算值与调查报告数据对比，其中：(a)美国50个州，(b)中国31个省，(c)联合国粮农组织农业水资源统计报告中的172个国家（选取年灌溉用水总量高于5 km3的国家）
图3 集合估算的灌溉用水与单独卫星估算的灌溉用水结果对比
该研究成果近期以“Estimation of Global Irrigation Water Use by the Integration of Multiple Satellite Observations”为题，发表于国际学术期刊《Water Resources Research》。我所博士后张琨为第一作者，李新研究员和郑东海研究员为共同通讯作者。该研究获得中科院A类战略性先导科技专项（XDA20100104）、国家自然科学基金（41901381和41988101）、中国博士后科学基金（2019M660815）等项目资助。
