衛星和全球模型估計的陸地蓄水之間的差異

衛星和全球模型估計的陸地蓄水之間的差異。

德克薩斯大學奧斯汀分校(University of Texas at Austin)的研究發現，從常用的全球計算機模型計算出的許多河流流域的蓄水，與GRACE衛星的獨立存儲估算有顯著差異。

這一研究結果發表在1月22日的《美國國家科學院院刊》(Proceedings of The National Academy of Sciences)上，對近年來用於評估水資源和潛在影響管理決策的全球模式提出了質疑。

這項研究使用了2002年到2014年間GRACE衛星的測量數據，以確定世界上186個河流流域的蓄水變化，並將結果與7個常用模型的模擬結果進行了比較。

由美國國家航空航天局和德國航空航天中心運營的GRACE衛星，測量了地球上的重力變化，這一數值受到了一個地區的蓄水變化的影響。政府機構和大學使用的計算機模型是用來評估水文循環中歷史和/或基於場景的通量，如河流流量、蒸散發和儲存變化，包括土壤水分和地下水。

「人們越來越依賴全球模型來確定人類用水和氣候對水資源的影響的預測，」研究報告的主要作者Bridget Scanlon說，他是該大學經濟地質局的高級研究員。「我們現在可以通過GRACE數據來評估水儲存的變化，這表明模型可能低估了大的蓄水變化，大的下降和上升的存儲趨勢。」

例如，在亞馬遜河流域，GRACE的數據顯示，在研究期間，蓄水增加了41到43立方千米，這是世界上任何一個盆地的最大蓄水量。但是大部分的模型都預測了水量的巨大減少，其中一個模擬了70立方千米的損失。與GRACE數據最接近的模型計算出的數據僅增加了11立方千米。

在恆河流域，格雷斯在12年的時間裡每年損失12到17立方公里的水——這是該研究測量的水量最大的減少。這些模型介於7立方千米的損失和7立方千米的增加之間。

總的來說，模型的結果是在研究期間計算出全球水儲存的下降，而GRACE的數據表明它正在上升。然而，該研究指出，雖然全球的氣候增加了水的儲存，但人類在某些地區造成了顯著的下降。研究區域覆蓋了全球約63%的陸地面積，並將格陵蘭和南極洲排除在外，因為這些地區的大部分水都被困在冰川或冰蓋中。

該研究的合著者、法蘭克福歌德大學的資深研究科學家Hannes Muller Schmied說，這項研究表明，有一些地區需要改進全球模式。這項研究的全球視角可以幫助科學家理解為什麼模型在某些領域表現得比其他人好，並且在沒有與數據匹配的領域進行零。

「基於蓄水變化的綜合評估,我們有重要的附加信息,現在可以專註於富有挑戰性的區域和更深入的分析包括哪些流程需要,例如漫灘動力學和回水影響在亞馬遜,或者改進,像人類的水提取物在恆河流域,」穆勒Schmied說。

該研究還指出，科學家應該致力於改進區域評估。

斯坎倫說:「格雷斯很棒，因為它突出了全球水儲存的全球圖景，而且在一個粗格的尺度上，看到正在發生的事情真的很好。」「但是，在許多情況下，確保人類的用水和農業用水是地區性的問題，我們應該更加重視這種規模的分析，例如，整合本地數據。具體的情況可能比只在全球範圍內進行的研究要好得多。

該研究小組還包括來自UT Austin經濟地質局、Utrecht大學(荷蘭)、NASA噴氣推進實驗室、清華大學(中國)和雷恩大學(法國)的研究人員。該局是傑克遜地球科學學院的一個研究單位。

這項研究由傑克遜地球科學學院資助。

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