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被誉为"亚洲水塔"的高山亚洲地区，正在以惊人的速度悄然失去其地下深处的水资源储备。
一项基于卫星观测的最新研究显示，这一地区的地下水储量正以每年约242亿吨的速度持续减少,而这片区域的水资源，正支撑着下游十余个国家数亿人口的农业生产、城市用水与生态系统运转。这项研究由中国科学院空天信息创新研究院王树东教授领导完成,成果发表于《环境研究快报》期刊。
揭开地下的秘密:AI如何看穿复杂山地
高山亚洲地区涵盖青藏高原及其周边广袤的高山地带，长期以来被视为亚洲多条重要河流的发源地与水资源命脉所在。
然而要真正弄清这片区域地下水储量的变化情况，研究者此前始终面临两大棘手障碍。
其一是地面实测数据严重匮乏，其二则是这片区域地形极端复杂,山脉纵横交错，给常规监测手段带来了巨大挑战。
为了突破这些障碍，研究团队构建了一套由人工智能驱动的评估模型，将多源卫星观测数据、地球系统建模,与可解释人工智能技术三者相结合。
借助这一模型，研究团队成功重建了这片区域长达约20年的地下水储量变化图景，时间跨度覆盖2003年至2020年。
该系统同时帮助研究者识别出驱动地下水变化的主要作用力，并进一步推演了未来不同情景下,这一地区地下水风险可能出现的演变路径。
研究结果显示，高山亚洲地区约三分之二的区域,在这一时期内出现了地下水储量持续下降的趋势。
损失最为严重的区域，集中在人口密集、灌溉需求旺盛的下游流域，其中包括恒河—布拉马普特拉河流域、印度河流域，以及阿姆河流域。
与此同时，部分海拔较高的内陆地区,却出现了地下水储量局部增加的现象,呈现出与下游截然不同的变化格局。
气候变化与人类用水的双重推手
是什么力量在推动这场地下水危机?研究团队的分析给出了较为清晰的答案。
气候相关因素可以解释近半数的观测变化，其中冰川、积雪等冰冻圈相关变化，在其中扮演了尤为关键的角色。
与此同时，人类的地下水开采活动，正在成为导致水资源枯竭的一个日益重要的因素,尤其是在高度依赖灌溉的下游农业区域,这一影响在2010年之后变得更加显著。
研究团队进一步警告，如果当前的用水模式持续不变，地下水损失的趋势预计还将持续下去。
在部分区域,冰川融化速度的加快，可能会在2060年前后暂时减缓地下水下降的步伐,起到某种缓冲效果。
但研究团队同时强调，这种由冰川融水带来的"缓冲效应"不可能无限延续下去，一旦冰川资源本身逐渐消耗殆尽，其后很可能出现更快速的地下水流失。
如果人类用水模式仍不做出调整，地下水枯竭的速度或将进一步加快，对依赖这些储备维持生计的下游农业地区构成日益严峻的威胁。
一套追踪山地地下水的新方法
为完成这项分析，研究团队搭建了一套兼顾既有科学知识与海量观测数据的分析框架,充分利用了多个卫星传感器提供的信息，用以估算过去20年间的地下水储量变化情况。
该框架的核心，融入了一种轻量化的Transformer架构，专门用于捕捉山地流域内水文过程所具有的"记忆效应"与延迟响应特征。
研究团队还运用可解释机器学习方法，进一步锁定了与系统所识别出的地下水变化相关联的具体物理因素。
为验证结果的可靠性，团队将研究结论与来自数千口地下水井的实测数据，以及多个独立数据集进行了交叉比对，这些比对结果为研究结论提供了额外的支撑。
通过将遥感观测、成熟的水文学知识与可解释人工智能方法有机结合，这一分析框架有效应对了长期以来困扰高山亚洲地下水研究的两大顽疾——地形崎岖复杂与人类用水数据不完整。
对于依赖这片"亚洲水塔"生存的数亿人口而言，这项研究传递出的信号不容忽视。
如果不能及早调整当前的用水方式,并加强对气候变化影响的科学应对,这场悄然发生在地下深处的水资源危机安全配资预警平台，很可能在未来数十年内演变为一场波及整个区域粮食安全与社会稳定的深层挑战。
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