精確到“一公里”！全球首張土壤水力物理背景“超級地圖”誕生

水土流失如何預測防治?發(fā)生地下水污染如何快速采取措施?干旱地區(qū)精準農業(yè)如何投入水力?日前，天津大學表層地球系統(tǒng)科學研究院副教授張永根成功繪制出全球首張精確到“一公里”的土壤水力物理背景“超級世界地圖”。這張“超級地圖”有望成為土壤水力參數(shù)研究的革命性工具。

土壤水力參數(shù)對農作物生長、農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)、天氣預報、空氣質量、全球氣候等領域具有重大意義。長久以來，科學家獲取土壤水力參數(shù)主要靠“實測”和“預測”：“實測”需要在土壤深處采樣并送交專業(yè)機構檢測，成本高、周期長，極不方便;通過轉換函數(shù)“預測”是一種高效獲得土壤水力參數(shù)的方法。然而，目前的轉換函數(shù)大多基于經驗公式建立，準確性差。一張基于物理背景土壤水分特征建立的、涵蓋世界各地土壤水力不同特性狀況的轉換函數(shù)“地圖”，成為了學界亟待填補的空白。

張永根利用機器學習方法建立了全新的土壤轉換函數(shù)模型，并利用從世界各地采集點獲得的5萬個土壤樣品，提取出近12萬個數(shù)據(jù)對模型進行驗證，從而構建了全球第一張基于物理背景的土壤水力 “超級世界地圖”。使用這張“超級地圖”，科學家可以“秀才不出門，便知天下事”，得到全球任意1km網(wǎng)格范圍內表層土壤的殘余含水量、飽和含水量、壓力水頭中位值、壓力水頭的方差、飽和滲透系數(shù)、田間持水量、植物凋萎系數(shù)、植物可利用水分等參數(shù)，極大降低了土壤水力研究及污染治理的成本。

“下一步，我們會繼續(xù)提升‘超級地圖’的精度，”張永根表示，“希望通過我們的研究，對我國地下水資源保護、土壤污染治理和發(fā)展精準農業(yè)等方面提供有力的支持和幫助。”(段瑋 焦德芳)

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