地下水干旱是影响半干旱沙区植被建设的重要因素，毛乌素沙地位于中国北方干旱半干旱区，地下水资源管理是实现该地区长期可持续发展的重要保障。由于缺乏对地下水在空间和时间维度上的直接观测，地下水干旱的定量评估面临挑战。旨在探索地下水储量的变化规律，基于重力恢复及气候试验（Gravity Recovery and Climate Experiment,GRACE）卫星数据，并结合全球陆地数据同化系统（Global Land Data Assimilation System,GLDAS）观测数据，反演毛乌素沙地2002—2021年地下水储量动态变化。进而构建地下水水位估算指标，并重新定义为GRACE地下水储量变化指数（GRACE Groundwater Storage Index,GGSI），以量化分析该地区的地下水干旱状况。首先选择4种不同的分布函数，通过KS检验选取最优分布函数，其次在不同时间尺度上计算GGSI以定量分析地下水干旱。随后计算GGSI与降水之间的相关系数，揭示地下水干旱对降水的滞后效应，最后进行GGSI与SPI的时滞分析。结果表明：1）不同的拟合函数对数据拟合结果有不同的反应，该研究区域的最佳拟合函数为Pearson III函数，Pearson III函数能够更准确地反映该地区地下水储量的变化趋势；2)2002—2021年期间GGSI呈波动变化，随着时间尺度的增大，GGSI值变化趋势更为明显，呈先上升后下降整体变化比较稳定的趋势，不同时间尺度下，同一地区的干旱起始、结束及严重程度各异，但干旱期总体一致。毛乌素沙地的干旱年份为2007、2021;3）干旱对降水的滞后时间集中在5个月和8个月，在这两段滞后期中都表现出了较高的相关性。
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