卫星揭示了改善水资源管理的途径

在距离地球表面大约200英里的地方，两颗卫星围绕着地球运行，它们之间的距离总是在106到193英里之间。尽管这对双胞胎——被称为重力恢复和气候实验(GRACE)——生活在太空，但它们在管理地面自然资源方面提供了宝贵的帮助。

GRACE创造了一张独特的照片地下水位的变化在过去的11年里环绕地球。这些信息已经在帮助加利福尼亚州、底格里斯河-幼发拉底河盆地和世界其他地区的水资源使用者和决策者管理稀缺的地下水资源。它也提供了一个卫星和遥感如何重塑水世界的例子。

“格蕾丝和其他类似的卫星项目正在为水资源管理开辟新领域，”水务署署长贝特西•奥托(Betsy Otto)表示WRI渡槽工程。

银行账户没有余额

约26%的淡水被抽走根据美国地质勘探局(USGS)的说法，美国人每天都来自地下水。这个数字在不同的地区和国家有所不同，但是groundwater-storing含水层是重要的饮用水来源，也是抵御世界各地干旱的主要缓冲水，在湖泊和水库等地表水源枯竭时提供更稳定的供应。但在世界上的许多地方，关于某一含水层含水多少的信息很少或根本没有公开。很少有人知道人们正在提取多少水，以及这与补充率有什么关系。

即使是在加州这样的发达国家，土地所有者也可以在没有任何报告或计量的情况下抽取地下水。在私人土地上，业主只支付水泵的电费，而不支付他们消耗的水。当然，具体情况在世界各地都在变化，但对地下水位和可持续抽取率的忽视是共同的特征。

“这就像从你的银行账户里取出钱，却不知道自己账户里有多少钱，”英国皇家银行的政策研究员凯特沃斯(Kate Voss)说加利福尼亚大学水文模拟中心(UCCHM)，加州大学欧文分校。“这真是一个可怕的前景。”

利用卫星提供更透明、更好的数据

这就是恩典的作用。

这两颗卫星绕地球运行，其中一颗在另一颗前方106至193英里处穿越某一指定点，它们不断以令人难以置信的准确性监测两颗卫星之间的距离。第一颗卫星的上下运动取决于它下面地球的质量。它下面的质量越大，对卫星的引力就越大，它就越往下移动。

水恰巧是特别重的，所以含水丰富的含水层的枯竭会造成质量损失，这将减轻重力对卫星的牵引力，使它们漂移到离地球稍微远一点的地方。GRACE卫星的小动作(PDF)即使只有人类头发丝的十分之一宽度，也能被探测到。研究人员通过监测卫星之间每月的距离变化，创建了一个流域地下水储存变化的精确数据库。

这些卫星提供了透明度和必要的数据，可以弥补世界各地缺乏对水资源的实地监测。例如，中东的底格里斯河-幼发拉底河盆地在2007年经历了严重的干旱，GRACE卫星探测到了伊拉克北部地下水水位的下降。研究人员了解到，土耳其发达的运河和水库基础设施可以储存足够的水，在干旱期间维持粮食产量，但叙利亚和伊拉克没有这样的基础设施。他们的农民被迫使用地下水。

2007年之后，叙利亚和伊拉克的农业产量大幅下降。上游的用水国土耳其拒绝向邻国释放更多的水，水资源紧张变得如此严重，以至于一些农民放弃了他们的土地，迁移到巴格达。截至今年，该地区已经有了地下水枯竭速度第二快在地球上，印度之后。

沃斯说，土耳其的研究人员有时会以安全问题为由拒绝公布与水有关的数据。但GRACE遥感技术绕过了许多国家不愿公布数据的问题。

“跨界河流流域的水必须得到有效、公平和可持续的管理，”WRI渡槽项目高级助理Charles Iceland说。“没有数据的公开和透明，这是不可能的。”

利用数据建立更好的水资源管理

GRACE和其他类似的卫星系统在突出全球水资源风险方面取得了显著进展。在加州，自2010年以来，这些数据和相关研究为联邦、州和地方的复杂政策讨论提供了信息。更好的水资源管理解决方案的下一步是将这些信息置于环境中并转化为用户友好的在线工具。

为此,WRI的渡槽团队将与由Jay Famiglietti领导的GRACE研究人员合作，Jay Famiglietti是加州大学欧文分校地球系统科学教授，UCCHM主任。在过去的15年里，费明力提和他的团队率先使用GRACE来跟踪含水层储存量的变化水平。在接下来的一年里，WRI将与费明力提和UCCHM合作，将这些新的地下水数据纳入渡槽的交互式水图和全球水风险评估工具。

沃斯说:“你把像格雷斯这样的东西连接到渡槽中，在那里你把水文数据与其他指标和社会经济因素结合起来，我认为它成为一个真正强大的工具。”“这将成为水资源管理者和政治家开始采取行动的杠杆。”

奥托说:“我们将利用这一有趣的关于地下水枯竭的卫星数据，将其转化为引水渠平台上的地图，这样就很容易理解，并与全世界分享。”“当你能看到一些东西时，你很难忽略它。”

本文最初发表于世界资源研究所。

卫星图像由lexaarts via在上面。