图1.全球地下水状况图（图片来源:NASA /科学可视化工作室）

据美国宇航局（NASA）3月31日发布的消息，NASA的研究人员已经开发出了新的基于卫星的每周土壤湿度和地下水湿度状况全球地图，以及美国对每种产品的一到三个月的预报。自2012年以来，NASA就可以获取美国当前干湿状况的地图，但这是第一次获取全球范围内的状况。由上图的封面图片是从表层土壤湿度、根区土壤湿度和地下水三个层次的获取全球干旱情况(红色)和潮湿情况(蓝色)相对于历史记录的每周地图。

美国航空航天局戈达德太空飞行中心的水文学家和项目负责人马特·罗德尔表示，发生在发达国家的干旱通常被人知晓，但如果当中部非洲发生干旱时，直到引起人道主义危机，人们才可能注意到它。因此，拥有这样一个全球产品很有价值。这些地图由内布拉斯加州林肯大学（UNL）的国家干旱缓解中心在线分发，以支持美国和全球干旱监测。 UNL高级土地管理信息技术中心主任Brian Wardlow教授表示，能够每周查看土壤水分和地下水的快照对于全面了解干旱十分重要。监测土壤的湿度对于管理农作物和预测其产量至关重要，因为土壤水分是植物根系可利用的水，地下水通常是农作物灌溉的水源。在干旱时期，它还能维持溪流，是干旱持续的有用指标。

图2. 陆地水的全球地图

（图片来源：NASA的戈达德太空飞行中心/科学可视化工作室）

如上图所示，研究人员绘制出了地球上陆地水的全球地图。此外，他们还可以预测美国未来三个月的可用水量。

以全球眼光看水资源

全球水地图和美国的相关预测都使用了NASA和德国地球科学研究中心(German Research Center for Geosciences)的重力恢复和气候实验(GRACE-FO)卫星提供的数据。GRACE-FO卫星是一对航天器，根据地球重力场的变化探测地球上的水的运动。GRACE-FO非常成功的继承了在运行15年后于2017年结束其使命的GRACE卫星。随着产品的全球推广以及美国天气预报的加入，GRACE-FO的数据填补了在全面了解可能导致干旱的旱涝状况方面的关键空白。

将卫星的水分布变化观测结果与模拟水和能量循环的计算机模型中的其他数据集成在一起，会生成三个深度的水分布的时变图：地表土壤水分，根区土壤水分（大约是土壤的最上面三英尺）和浅层地下水。这些地图的分辨率约8.5英里，可提供有关整个景观中水分和地下水状况的连续数据。

新的全球地图的目标之一是在世界各地（尤其是在没有任何地下水监控基础设施的国家/地区）提供相同的一致产品。相关负责人表示，重点在于获取更相关，更准确和更及时的干旱信息，无论是土壤湿度，作物健康，地下水，水流，GRACE卫星的任务都是其中的关键，对于帮助解决和抵消一些无论是人口增长、气候变化还是总体用水增加的预期影响至关重要。

高级土地管理中心和国家干旱减灾中心都设在UNL自然资源学院，他们正在与包括美国国际开发署和世界银行在内的国际合作伙伴合作，利用GRACE-FO全球地图和的其他工具，开发并支持在中东，北非，南非，东南亚和印度使用干旱监测系统进行干旱监测。

美国本土48个洲天气预报地图

图3. 2019年8月地下水预测与当月卫星观测出的地下水量对比图

（图片来源：NASA /科学可视化工作室）

此项研究使用来自NASA / GFZ GRACE-FO卫星的地下水数据作为初始条件，对美国本土48个州的历史记录进行30、60和90天干燥和潮湿条件的预报。然后，该模型使用Goddard地球观测系统第5版季节性天气预报模型作为输入及时运行。研究发现，加入GRACE-FO数据可以使所得的土壤湿度和地下水预报更加准确。

NASA的报道中称，干旱在时间和程度上都可能很复杂。在地表，土壤湿度随天气条件而迅速变化。根部区域的水分变化稍慢，但仍对天气非常敏感，相对滞后的是地下水，因为它不受天气变化的影响。但对于干旱严重程度的长期展望方面，地下水是值得关注的指标。相关研究人士表示：“地下水地图就像是您在地面看到的东西减慢的平滑版本，代表数月或数年的天气事件的累积，这种平滑处理提供了一个区域内发生的总体干燥或润湿趋势的更完整信息，对准确估算地下水位对于准确预测近期状况至关重要。”

用户可以通过干旱中心的数据门户免费获得美国预报图和全球地图，下载地图，请访问：https://nasagrace.unl.edu/。

原文来源：

翻译与综合：牟兴林、董丽娜  

核校与编辑：董丽娜