科学家完成首次全球淡水涨落调查

  为了调查人类对淡水资源的影响,科学家现已对地球湖泊和水库中的水位波动进行了首次全球核算,其中包括以前太小而无法从太空测量的水位。

  该研究于3月3日在《自然》杂志上发表,该研究依赖于NASA的冰,云和陆地高程卫星2(ICESat-2),该卫星于2018年9月发射。

科学家完成首次全球淡水涨落调查

  ICESat-2每秒发送10,000个激光脉冲到地球。当这些脉冲反射回卫星时,它们沿卫星轨道每28英寸(70厘米)进行高精度的表面高度测量。利用这些数万亿的数据点,科学家们可以区分出地球表面的更多特征(例如小湖泊和池塘),并随时间追踪它们。

  科学家使用这些高度测量结果研究了22个月中的227,386个水体,发现每个季节的地球湖泊和池塘中的水位平均每季度波动约8.6英寸(0.22 m)。同时,由人管理的水库的水位平均波动近三倍,约为34英寸(0.86 m)。

  虽然天然湖泊和数量上超过超过24他们的研究人类管理水库1池塘,科学家计算,水库由57%的全球总变异的蓄水。

  加州斯坦福大学的遥感水文学家萨拉·库利说:“了解水管理的可变性和发现模式的确说明了我们正在改变全球水文循环的程度。” “人类对储水的影响比我们预期的要高得多。”

  在天然湖泊和池塘中,水位通常随季节而变化,在雨季时会充满,而在干热时会排干。但是,在水库中,管理人员会影响这种变化-通常在雨季储存更多的水,而在干燥时将其转移,这会夸大自然的季节性变化,库利说。

  Cooley和她的同事们也发现了区域格局-中东,南部非洲和美国西部的水库变化最大,而在热带地区,湖泊和池塘的自然变化更为明显。

  这些结果为将来进行调查,为人类活动与气候之间的关系如何改变淡水的利用奠定了基础。Cooley说,随着人口的增长,对淡水的需求增加,气候变化改变了水在水文循环中的流动方式,这样的研究可以阐明水的管理方式。

  Cooley说:“这种数据集对于观察人类对水的管理在未来如何变化,哪些地区正在经历最大的变化或面临对其水存储的威胁方面具有非常重要的价值。” “这项研究为我们提供了关于人类如何在全球范围内调节水循环的真正有价值的基线。”

  研究人员的方法还依赖于第二个卫星任务-Landsat,这是一项由NASA和美国地质调查局共同监督的长达数十年的任务。该团队使用Landsat衍生的水体及其大小的二维地图,为他们提供了世界上湖泊,池塘和水库的综合数据库。然后,ICESat-2增加了三维尺寸-水位高度,不确定性约为4英寸(10厘米)。如果对数千个湖泊和水库的测量结果取平均值,则不确定性会下降得更多。

  虽然这颗卫星-2的任务集中在地球冰冻圈的冷冻水,产生非冷冻的数据产品水的高度,同时也是最早计划的一部分,根据汤姆·诺伊曼,美国宇航局戈达德太空飞行中心的绿地这颗卫星-2项目的科学家,马里兰州。现在,随着卫星进入轨道,科学家正在探测的湖泊和水库比以前预期的要多,在这项研究中,他们探测到的池塘的大小是林肯纪念堂倒影池的一半。

  诺伊曼说:“我们现在能够用相同的'尺'来一次又一次地测量所有这些湖泊和水库。” “这是这些高度测量值支持的另一个科学应用程序的一个很好的例子。看到人们能够用这些数据集调查哪些问题,这真是令人兴奋。”

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