不開玩笑，用衛星觀測農業灌溉 「地下水」

小麥、大米、糖、棉花和玉米等是全球經濟中重要的國際貿易作物。據聯合國統計數據，為了生產這些農作物，許多國家仍然依賴地下水進行灌溉，其中有很大比例的淡水資源是非可再生的。

農業灌溉用水中你不知道的事

倫敦大學學院與美國國家航空航天局（NASA）的一項新研究表明，在全球範圍內非可再生灌溉用水（地下水）中，有11%用於在國際市場上交易的作物。

依賴於非可再生地下水進行農業灌溉，再將所產作物進行國際貿易的國家中有三分之二來自巴基斯坦(29%)、美國(27%)和印度(12%)。

這些圓圈是由地下蓄水層灌溉的農田 圖/NASA

當人們消費某些進口食品時，他們應該意識到，他們可能會對其他地方的環境產生影響。

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圖/NASA

例如，我在日本買玉米，主要是從美國進口。那麼，知道美國地下水資源是否具有可持續性是很有必要的。因為從長期來看，如果地下水資源減少了太多，美國的玉米將很難進行種植。

在全球範圍內，所有種植的農作物中有18%在國際市場上流通，剩下的82%留在國內市場。然而，2000年至2010年間，依賴非可再生的地下水灌溉的農作物出口量大大增加。印度的地下水耗水量增加了一倍，而巴基斯坦增長了70%，美國增長了57%。

農作物灌溉與地下水資源變化

那些出口和進口這些依賴非可再生的地下水灌溉的農作物的國家，未來要面臨的不僅是經濟風險，他們還可能永遠見不到某種農作物。進口商如果尋求替代來源，要付出很高的代價。

這些農作物（依賴非可再生的地下水灌溉）的主要進口國包括美國、伊朗、墨西哥、日本、沙烏地阿拉伯、加拿大、孟加拉國、英國、伊拉克和中國。

非可再生的地下水一旦枯竭，它就會在人類世界中永遠消失。

如何用衛星觀測地下水的變化

物體的質量越大，它的引力越大。例如，巨大的落基山脈產生的引力比美國中西部平原要大得多。人類不會注意到這些微小的差異，但衛星可以。當衛星在軌道上運行時，接近一個具有巨大引力的地方時，會稍微加速。

在過去15年里，美國國家航空航天局(NASA)跟德國航空中心合作，利用 GRACE 衛星（兩個完全相同的衛星）觀測地球重力場變化。通過重力場的變化，能推測出地下水的變化。

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圖/NASA

地球引力的絕大部分來自地球內部的質量。然而，一小部分是來自地球表面或接近地表的水的質量。海洋、河流、冰川和地下水的變化比地球內部的變化快得多。GRACE 的任務就是從太空觀察這些變化，揭示水循環的秘密。

GRACE 通過觀察兩個衛星之間的距離來測量地球質量的變化，這兩個衛星在相距約137英里(220公里)的軌道上運行。地球質量的變化會改變了它們之間的距離——只有幾微米(人類頭髮直徑的一小部分)。

GRACE 的創新之處在於，它將地下水損耗與國家層面的數據聯繫在了一起。與此同時，我們還應該考慮人口增長、飲食變化、氣候變化、灌溉技術的實施和政策的改變等因素，以了解地下含水層何時開始乾涸。

進展

在過去的15年時間裡，GRACE 的工作時間已經是是原計劃的三倍了。雖然已經已經盡了一切可能來延長 GRACE 的生命周期，但是燃料可能在今年夏天就會耗盡。

GRACE - fo 圖/NASA

自2012年以來，美國國家航空航天局和 GFZ 公司一直在進行一項名為「GRACE後續」(GRACE - fo)的第二次「GRACE」任務，德國再次採購了一輛運載火箭，以及在德國的空中客車公司製造的雙衛星。GRACE - fo計劃計劃於2017年12月至2018年2月之間發射。通過 GRACE - fo，我們能夠準確地了解全球水循環的情況。

封面圖、視頻、參考數據：NASA

北京佳格天地科技有限公司是一家通過衛星和氣象大數據收集、處理、分析和可視化系統，服務農業、環境、金融等行業的大數據應用公司。

核心研發團隊來自於美國加州矽谷。創始團隊成員畢業於清華大學、北京大學以及加州大學伯克利分校，曾就職於美國國家航空航天局、美國能源部國家實驗室、ERM公司、百度、孟山都等全球知名網路和跨國農業企業。

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