科技日报讯 （记者陆成宽）记者3月26日获悉，中国科学院空天信息创新研究院（以下简称空天院）等单位的科研人员，构建了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我国灌溉用水的变化趋势和经济影响。结果表明，基于不同的温室气体排放情景，未来70年，我国约60%省份的灌溉用水量会增加，特别是西北和华北区域。相关研究成果近日发表于美国地球物理学会旗下期刊《未来地球》。
灌溉农田约占全球耕地面积的20%，贡献了全球40%以上的粮食产量。我国的灌溉农田占全国耕地面积的一半以上。灌溉用水对作物生长和产量至关重要，尤其是在水资源短缺的地区，频繁的干旱和极端气温可能加剧灌溉用水的影响。
“全球气候变化使粮食安全受到挑战。在这种背景下，准确估算灌溉用水变化对于制定最优水资源分配政策非常重要。”论文通讯作者、空天院研究员王树东指出。
然而，现有的灌溉用水估算方法受到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。
此次，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、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。新模型在估算灌溉用水方面表现出较高的准确性。11个农田站点的独立观测验证表明，模拟数据与实地观测数据具有显著相关性，新模型的准确率达到90%以上。
研究发现，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%，因此带来的每年新增成本最高达到39.1亿美元；到2100年，全国灌溉用水预计最高将增加34.8%，每年新增成本最高达到65亿美元。研究结果突显了水资源可持续利用与管理的迫切性。
王树东表示，这项研究提出了一种有效估算当前和未来灌溉用水的方法，它可应用于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参考，有利于在气候变化和社会经济动态背景下指导水资源的可持续利用与管理。