“天眼”能看到地球喊渴 科學家發現地下水存在損耗

馮偉團隊使用的衛星資料來源于grace重力衛星,這是衛星示意圖(馮偉提供)
4月1日訊(長江日報記者 李佳 通訊員 程方升)機構改革中備受關注的“自然資源部”,組建不久,就將針對專家呼吁東北地下水超采,召開專題會。武漢科學家在世界水日前一天發表的一篇論文,助推了此次會談。
“如果按我們測算的西遼河地下水年均損耗量來推算,’虧損’上40年,就相當于一個三峽的蓄水量。而華北已是前車之鑒,更短,只用5年”,3月30日,中科院武漢測地所大地測量與地球動力學國家重點實驗副研究員馮偉博士,接受長江日報記者采訪時介紹。
缺水是東北“糧倉”增產的瓶頸,而地下水是我國北方地區重要的供水水源。西遼河流域,位于中國內蒙古東部,被譽為“內蒙古糧倉”。而自1980年以來,該區域地表水斷流現象時有發生。這里也成為武漢科學家用衛星跨界觀測水文的又一個“標本”。
馮偉說,2002年歐美聯合發射的重力場恢復與氣候實驗衛星,能通過精確測定地球時變重力場,定量反演地表及內部質量(包括冰雪、水和固體地球質量等)遷移過程,被廣泛應用在大地測量學上。近年,國際上開始有科學家用這顆衛星來觀察水文過程。2013年時,馮偉團隊在全國率先利用該衛星觀測地下水損耗情況,第一個“標本”瞄準華北平原。彼時,他已發現,華北深層地下水超采嚴重,而被稱為“化石水”的深層地下水,年齡一般都在幾千年到幾萬年不等,一旦用完就會徹底枯竭。
“‘天眼’怎么就成了‘透視眼’、能看到地面下的情況?”馮偉說,與傳統衛星用可見光、紅外及微波看地球表面不同,重力衛星能“在天上觀測地球上的質量變化”,這相當于在太空給地球稱體重。結合重力衛星和水文模型,能可靠地測算地下水量變化,尤其可了解深層地下水的情況,“按照傳統水文觀測與建模方法,許多沒有水井資料的地區,或許成為盲區”。
武漢測地所團隊系統重構了1980年以來西遼河流域的陸地水時空變化與地下水變化時間序列。衛星重力監測發現,2005-2011年西遼河地下水每年損耗9.2億噸地下水,“如果按此速率推算,損耗40年,相當于一個三峽的蓄水量。如果不引起重視,損耗速度還有可能加快,或許用不了40年”。研究表明,受2000年以來的長期氣候干旱和人類地下水開采活動加劇的影響,該地區地下水儲量虧損速率顯著加速。相關論文于2018年3月21日在國際主流遙感期刊《遙感(remote sensing)》上發表。
無獨有偶。3月22日“世界水日”這一天,中國水利水電科學研究院水資源所所長王建華通過媒體呼吁,東北地下水超采嚴重,千萬不能重蹈華北地區的覆轍。王建華聯系上馮偉團隊,對測地學者的學科交叉研究成果非常感興趣。
馮偉說,繼華北、東北之后,團隊將對中國各主要流域開展類似工作,定量分析我國近四十年的地下水儲量變化規律,為我國地下水監測和水資源管理提供決策支持。

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