2012年12月2日,Nature Geoscience杂志发表了题为《GRACE卫星重力数据揭示北美和斯堪的纳维亚南部水储量增加》(Increased water storage in North America and Scandinavia from GRACE gravity data)文章,被选为研究亮点(Research highlights),并列入与同期Nature Climate Change共同的水资源利用焦点。该文章由中国、加拿大和瑞典科学家合作完成。
GRACE卫星
自重力恢复和气候实验(GRACE)卫星2002年发射以来,它以较高时空分辨率监测陆地水储量的变化,但在北美北欧地区却遭遇瓶颈。这些地区在末次冰期冰盖广泛分布、厚度巨大,从20000年前开始消融,6000~8000年前消融殆尽,然而由于地幔的粘滞性,现今地球仍然进行冰川均衡调整(GIA),表现为地壳仍然回弹,地幔高密度物质回流,重力场增加,从而使GRACE的水文观测受到强烈干扰,或者说水储量变化特别是长期趋势信号被GIA强背景信号混淆。而当今GIA模型又强烈地依赖地幔粘滞度和末次冰盖的时空历史,具有较大的不确定性,不能提供精密的改正。因此,尽管GRACE成功运行10年,但在北美北欧地区,GRACE监测水储量变化趋势上一直没有取得重要进展。
该论文提出了GRACE联合GPS观测网络分离出现今水量变化及趋势的途径,在北美中部的加拿大三省草原、五大湖地区,发现过去10年陆地水量剧增,每年增加(43.0±5.0)×109t,在北欧斯堪的纳维亚南部也发现陆地水量增加,每年增加(2.3±0.8)×109t。最大水量增加出现在萨斯喀彻温省,每年达20mm,反映了加拿大草原1999—2005年发生极端干旱后的水量恢复过程。研究结果均为验潮站和井中水位观测所证实,且倾向于支持欧洲的WGHM水文模型。
所给出的途径和结果有利于了解当前知之甚少的北美北欧地区水储量变化趋势,进一步展示了卫星重力探测地球系统质量变化与迁移的巨大能力,对于了解全球水循环及其与大气圈、水圈和海洋的交换过程,具有重要意义。
来源:Hansheng Wang, Lulu jia,Holger Steffen,et al. Increased water storage in North America and Scandinavia from GRACE gravity data.Nature Geoscience, DOI: 10.1038/NGEO1652
资料提供: 中国科学院遥感与数字地球研究所;中国科学院国家科学图书馆兰州分馆/中国科学院资源环境科学信息中心