在天空中监测全球水资源
一年一度的“世界水周”将于8月26日至31日在瑞典首都 斯德哥尔摩举行，今年的主题为“水， 生态系统和人类发展。” 理解水资源对生态环境和人类社会的影 响，离不开科技手段的支撑。过去十六年，一对由美国国家航空航天局（ ）和德国航空太空 中心发射的卫星（ ）在 地球轨道上移动，通过不同区域地球引力的差异来判断流域水储量的大小，以此追踪水 在海洋中、陆地上以及大气层中的 运动。 全世界的科学家们利用 观测到的数据完整 而精确地监测流域水储量的巨大变化。近年 来基于 观测的研究表明，直接的人类 活动和气候变化正越来越深刻地影响全球的水文情势。 太空中的“眼睛” 双星于2002年发射升 空，两颗卫星在距地400多公里的轨道上运行。与其他卫星工作原理不同的是， 卫星探测的是地球重力场的细微变 化。地球上的海洋 、冰川和地下水的流动和改变，都会影响地球某些区域的相对“重量”，从而引起地 球重力场的相应变化。这微弱的变 化逃不过两颗卫星的 “眼睛”。重力场的变动会改变 两颗卫星之间的相对距离，并被卫星通过微波测 距技术记录下来。根据这一数据 ，研究者可以推算出地球重力场发生的改变，进而估计出水的总体质量发生的变化。 追踪水资源变化 2002年以来， 重力卫星为我们描 绘了全球淡水可用性的面貌。最近的 一项研究对2002年到2016年GRACE卫星观测到的34个水储量变化趋势进行了量化分析。这些区域水储量的上升或 下降幅度都远远超过了之前水文模型的 模拟，有些观测区域的变化是模拟数据的十倍之多。 所谓流域总水储量 ( 由几部分组成，包括地表 水（湖泊、水库、河流 、冰川、积雪等）、土壤水和地下水。 根据该研究，气候变化和人类活动深刻改 变了全球水文情势。这在中国华北地区相当明显，大规模引调水工程，以及最近的节水小麦推广，都是人类活动显著改变区域水储量及其分布的重要例证。 被低估的影响 同样根据GRACE重力卫星的监测数据，2018年初发表的一 项研究指出，所有的水文模型都严 重低估了全球流域水储量的变化。 研究发现底格里斯河流域、恒河流域、印 度河流域和美国加州中央谷地等区域由于农业灌溉、地下水开采造成陆地水储量的大幅度减少；同样水 储量大量减少的美国阿 拉斯加、南美的巴塔哥尼亚等则是 由于气候变化造成的大 规模冰川融化；而在冈比亚、尼日