而华北平原在14万多平方公里的区域上,形成了7万平方公里的大“漏斗”,水资源供需态势之严峻,吸引了全球多国科学家开展研究。
据悉,除了微波测距系统外,最新发射升空的GRACE-FO还搭载了激光测距系统,其观测精度达到纳米量级,比微波提升了三个数量级。
揭示深层地下水亏损现状
冯伟第一次借由GRACE数据算出华北地下水储量时,颇感震惊。“我没有想到华北情况这么严重,是全国GRACE卫星信号最大的地区之一。”
GRACE对地下水储量监测的意义,在于提供了相对独立有效且易于获取数据的监测手段。
在GRACE投入使用之前,传统地下水监测手段包括地面水井监测和水文建模。据冯伟介绍,水井监测的人力物力成本较高,监测范围通常较为有限。且由于多部门分别建有各自的监测站点,数据却没有充分共享,学术界做研究时有时很难拿到数据。
利用水文模型研究地下水也有不足。模型的可靠性依赖于良好的水文地质参数和可靠的实测资料,例如土壤渗透系数和贮水系数等,准确性受外部影响较大。
而GRACE的一大贡献,就是对深层地下水亏损“贡献度”的揭示。
冯伟说,国家地下水公报通常只公布浅层地下水的情况,即华北每年亏损约十几亿吨地下水,但基于卫星数据测算结果为年均60亿-80亿吨,这意味着深层地下水的亏损量是浅层地下水的5-6倍。
通过全球导航卫星系统和合成孔径雷达干涉等技术对地表形变的监测,研究者发现,我国华北地区的大面积沉降主要集中在中东部平原地区,这些地区的地面沉降,主要由深层地下水严重超采所致。
亮点
下一代重力卫星将采用“双轨道四星”模式
尽管贡献突出,GRACE也有局限性,主要是受制于观测精度和轨道设计,其分辨率仅为300公里左右,无法提供更高分辨率的区域地下水储量空间变化信息。