利用GRACE监测水

在本周的《科学》杂志的一篇文章中，加州大学欧文分校工程学教授James Famiglietti和NASA水文学家Matthew Rodell呼吁改进GRACE卫星计划，该计划对理解全球水资源至关重要。

GRACE（重力恢复与气候实验）为我们提供了很多信息，尽管计划在2017年重新发射，但这些水资源专家认为，进行一些调整可以让它成为更好的水资源管理工具。更具说服力的数据可视化也应该是改进的必然结果，对吧？

GRACE任务是NASA和德国航空航天中心的联合项目，用于绘制地球重力场的变异。两艘相同的携带卫星的航天器以约140英里的间隔绕地球运行。当它们之间的距离被拉开，即使只是很小的距离，也意味着它们进入了重力稍强的区域。这种变化对人眼来说可能是难以察觉的，但机载的精密微波测距系统可以检测到它。而这些引力变化反映了地球质量的变化，包括山脉、山谷和海沟。检测到的许多小规模质量变化都与水的运动和蒸发有关。

因此，GRACE数据已被用于研究洋流、融化的冰盖和冰川、地表径流、地下水储存等。它通常是收集偏远或欠发达地区水资源数据的最佳工具。

自2002年以来，GRACE卫星几乎每月都在收集低分辨率的全球水资源数据（或关于河流流域和含水层内大于200,000平方公里的水储存变化的信息）。（精度令人印象深刻，相当于1.5厘米的水高。）

它们被用于创建美国干旱监测，评估印度的地下水枯竭，并测量中东的淡水流失以及格陵兰的年均冰量损失，等等。它们甚至帮助确定美国地下水流失可能导致海平面上升。

Famiglietti和Rodell利用GRACE数据表明，在2003年至2012年期间，加州的中央谷地（#1）、南部高平原含水层（#2）、休斯顿周边地区（#3）和阿拉巴马州（#4），以及中大西洋各州（#5）都经历了地下水流失，而密西西比河上游盆地的部分地区则经历了水储存增加和洪水（见下图）。

论文作者建议，最初计划为期五年的GRACE任务应该继续运行，但应更快地发布数据（目前需要2-6个月），并收集更高分辨率（小于50,000平方公里）的信息，而且频率更高（每周或每两周一次），以便更好地服务于水资源管理者。

Famiglietti在一次新闻发布会上说：“GRACE数据为美国和世界各地水资源问题已接近危机阶段的地区提供了新的见解。它们在改善区域水资源管理方面具有改变游戏规则的潜力，而这种潜力才刚刚开始被认识到。”