从太空测量干旱对地下水资源的影响

从太空测量干旱对地下水资源的影响

亚利桑那州立大学的一组科学家一直在使用最新的空间技术，结合地面测量，来评估美国最重要的地下水源之一——位于加州圣华金山谷的大型蓄水系统——的健康状况。

这个团队由地球和空间探索学院的研究人员Chandrakanta Ojha、Susanna Werth和Manoochehr Shirzaei组成，他们关注的是圣华金河谷最近的干旱时期，从2012年到2015年，测量了地下水损失和含水层储存损失。为了给水资源管理者提供更好的工具来帮助保持含水层的健康，研究小组正在开发新的观测技术来监测这个重要的加州含水层的地下水和蓄水能力。他们使用了来自NASA GRACE卫星、全球导航卫星系统(GNSS)、欧洲航天局Sentinel 1号卫星的干涉合成孔径雷达(InSAR)、伸缩仪和地面记录的独特数据组合。

最新研究的结果,这是一个追踪2018年发表研究2007 - 2010年的干旱在加州中央山谷,显示出惊人的地下水每年损失2012 - 2105年的干旱,更重要的是,整个永久损失的圣华金河谷含水层的存储容量。“通过使用高科技的地球轨道卫星，我们可以看到，圣华金河谷的大部分地区的地下水透支已经造成了粘土层的永久压实，导致地面以每年12英寸的速度快速下沉，”合著者Shirzaei说。“通过我们的研究，我们测量了含水层的永久压实量，现在我们可以计算造成这种压实的水分损失量。”

在空间和地面数据显示地下水平均损失1.6万亿加仑(6.1立方公里)每年的干旱(接近的总等效鲍威尔湖的体积在亚利桑那州),数据还表明,含水层系统已经永久的失去了其存储容量从2012年到2015年的百分之三。“失去的地下水储存能力不能通过自然补给来恢复，”第一作者Ojha解释说。“这是一个永久性的损失，将减少未来干旱时期所需的地下水供应，可能导致水井干涸，影响社区和农业。”

尽管3%的含水层损失听起来很小，再加上随后预期的未来干旱，其影响可能是严重的。“如果我们每十年有一次干旱，我们的含水层每次都会缩小一点，并在本世纪永久丧失超过四分之一的储水能力，”合著者沃特解释道。“虽然未来干旱的确切频率可能是不确定的，”合著者Shirzaei补充说，“我们从2018年和2019年的分析中知道，在21世纪的头20年里，多达5%的含水层储存能力已经永久丧失。”

虽然这项研究的重点是加利福尼亚，但研究人员计划继续进行这类数据分析，以测量美国西南部和世界各地含水层的健康状况。Ojha说:“水管理人员可能无法立即改变水的使用，但这项研究为他们提供了科学知识和数据分析，他们需要在未来实施可持续用水实践，这可能有助于在未来几十年保持地下水资源的可用性。”“我们无法正确管理我们没有衡量的东西，”沃斯补充道。