全球的科学家们操纵GRACE不雅测到的数据完全而切确地监测流域水储量的庞大转变。图片来历：NASA/JPL-Caltech

一年一度的“世界水周”将在8月26日至31日在瑞典首都斯德哥尔摩进行，本年的主题为“水，生态系统和人类成长。”

理解水资本对生态情况和人类社会的影响，离不开科技手段的支持。曩昔十六年，一对由美国国度航空航天局（NASA）和德国航空太空中间发射的卫星（GRACE）在地球轨道上移动，经由过程分歧区域地球引力的差别来判定流域水储量的巨细，以此追踪水在海洋中、陆地上和年夜气层中的活动。

全球的科学家们操纵GRACE不雅测到的数据完全而切确地监测流域水储量的庞大转变。最近几年来基在GRACE不雅测的研究注解，直接的人类勾当和蔼候转变正愈来愈深入地影响全球的水文形式。

太空中的“眼睛”

GRACE双星在2002年发射升空，两颗卫星在距地400多千米的轨道上运半岛体育行。与其他卫星工作道理分歧的是，GRACE卫星探测的是地球重力场的细微转变。地球上的海洋、冰川和地下水的活动和改变，城市影响地球某些区域的相对“重量”，从而引发地球重力场的响应转变。这微弱的转变逃不外两颗卫星的“眼睛”。重力场的变更会改变两颗卫星之间的相对距离，并被卫星经由过程微波测距手艺记实下来。按照这一数据，研究者可以推算出地球重力场产生的改变，进而估量出水的整体质量产生的转变。

追踪水资本转变

2002年以来，GRACE重力卫星为我们描画了全球淡水可用性的面孔。比来的一项研究对2002年到2016年GRACE卫星不雅测到的34个水储量转变趋向进行了量化阐发。这些区域水储量的上升或降落幅度都远远跨越了之前水文模子的摹拟，有些不雅测区域的转变是摹拟数据的十倍之多。

所谓流域总水储量 (Terrestrial water storage)由几部门构成，包罗地表水（湖泊、水库、河道、冰川、积雪等）、泥土水和地下水。

按照该研究，天气转变和人类勾当深入改变了全球水文形式。这在中国华北地域相当较着，年夜范围引调水工程，和比来的节水小麦推行，都是人类勾当显著改变区域水储量和其散布的主要例证。

被低估的影响

一样按照GRACE重力卫星的监测数据，2018年头颁发的一项研究指出，所有的水文模子都严重低估了全球流域水储量的转变。

研究发现底格里斯河道域、恒河道域、印度河道域和美国加州中心谷地等区域因为农业浇灌、地下水开采造成陆地水储量的年夜幅度削减；一样水储量年夜量削减的美国阿拉斯加、南美的巴塔哥尼亚等则是因为天气转变酿成的年夜范围冰川熔化；而在冈比亚、尼日尔、南非、印度中部、中国青藏高原北部和长江中下流地域都发现了较着的陆地水储量的增加。

年夜陆冰架正以每一年4000亿吨的速度消逝。图片来历：NASA

该研究的作者之一，清华年夜学水利水电工程系龙笛研究员告知中外对话，水储量的削减有天然和报酬身分，但水储量的增添今朝根基上都是天然缘由酿成的。

他认为，经由过程报酬干涉干与，例如提高农业用水效力，减小地下水开采等办法，可以下降水储量吃亏的速度，也能够实现水储量的恢复和水资本可延续操纵。龙笛暗示，“正确地评估淡水供给量的转变对猜测区域的食粮供给、人类和生态系统的健康、能源出产和社会成长相当主要”。

GRACE“眼中”的中国水资本

水资本的可延续治理是全球很是辣手的情况挑战。在中国规模内，除华北平原以外，新疆天山和西南河道源区的水储量降落也很是较着。龙笛介绍说，西北和西南地域的水储量降落首要是因为气温上升造成高山冰川和永远性积雪的熔化。冰雪一方面以升华的情势进入年夜气，另外一方面构成冰雪融水以后进入泥土，又以蒸披发的情势回到年夜气。除此以外，冰雪融水径流汇入河流，被用在农业浇灌、糊口供水等。

这些转变预示着，跟着天气转变的影响，有限的水资本将日趋变得加倍珍贵。但龙笛认为，水储量的转变并不是不成逆。天气波动和转变会在致使一些处所水储量吃亏的同时，另外一些处所的水储量会增添。经由过程水利工程的调蓄，如兴修水库和跨流域调水，可使水资本获得“报酬再分派”和公道操纵。固然，需要尽量减小水利工程对生态情况的负面影响，并阐扬和最年夜化水利工程在维系生态情况方面的积极感化。

本年5月22日，承当GRACE卫星后续使命的GRACE Follow On卫星从美国飞向太空，代替2017年10月退役的两颗卫星，开启重力卫星监测地球水资本的新篇章。

（编纂：James）