绘制地球淡水体图

绘制地球淡水体图

2022-08-18 作者: xuzhiping 浏览: 173 次

摘要: 淡水对社会非常的重要,但实际上我们对淡水资源的了解知之甚少,例如给定淡水源中的水量等。一些较大的淡水体是我们所熟知的,然而中小型的水系统却很少被测量到,并且对可能会改变或影响淡水的因素大多也是未知的。如今,由 NASA 和国家空间研究中心 (CNES) 领导的...

淡水对社会非常的重要,但实际上我们对淡水资源的了解知之甚少,例如给定淡水源中的水量等。一些较大的淡水体是我们所熟知的,然而中小型的水系统却很少被测量到,并且对可能会改变或影响淡水的因素大多也是未知的。如今,由 NASA 和国家空间研究中心 (CNES) 领导的工作正在寻求一种方法,通过利用新的雷达系统创建新的卫星平台来改变这种状况,这将能够测量全球淡水体的情况。

利用卫星测量世界上 90% 的湖泊、河流和水库

一项名为地表水和海洋地形 (SWOT) 的新卫星任务 将测量地球上 95% 以上的湖泊、河流和淡水水库。这将是一次前所未有的尝试,旨在更好地了解尽可能多的淡水水体情况。

淡水水库的斜角照片

卫星将用于测量世界淡水体的面积和体积(图片:美国地质勘探局俄勒冈州赫普纳附近的柳溪水库)

SWOT 将涉及到利用卫星进行测量,可用于评估淡水和地球水循环如何受到人类活动、气候变化和更广泛自然变化的影响。在开发卫星的同时,计划于 2022 年 11 月从加利福尼亚的范登堡太空部队基地发射。据相关研究显示,SWOT 将测量水体的高度和面积,因此能够了解在水文循环中移动了多少水量,并测量大于 15 英亩或 6 公顷的湖泊。

总体而言,这颗卫星大约能够测量全球 2-6 百万个湖泊,它还能够测量直径超过 100 m 的河流。通过更好地了解水资源预算,科学家们希望更好地了解和预测洪水或干旱对淡水体的影响。虽然重点将放在淡水区域,但卫星应该能够测量海洋中的涡流。这也包括直径小于 60 英里/100 公里的涡流。科学家们希望 SWOT 也能更好地预测和了解海洋流动,有关 SWOT 的更多信息,请参阅:https ://www.nasa.gov/feature/jpl/us-european-satellite-will-make-world-s-first-global-freshwater-survey。

利用雷达测量水资源

喷气推进实验室在设计新卫星方面发挥了关键作用,其中使用的主要仪器是一种称为 Ka 波段雷达干涉仪的雷达工具。雷达信号将从水面反弹脉冲;两个天线将同时接收信号。雷达系统将在给定时间测量地球表面 75 英里宽的区域(120 公里)。

SWOT 将在 75 英里(120 公里)宽的条带上收集数据

SWOT 将在 75 英里(120 公里)宽的条带上收集数据,中间有一个间隙用于测高轨道

目标是每 21 天测量一次淡水水体。通过每 21 天至少对地球的湖泊、河流、水库和海洋进行两次勘测,该卫星将覆盖地球至少 90% 的面积,从而增强全球海洋环流模型、天气预报和淡水管理工作。

水量测量工具的改进

总体而言,世界各地的水量管理人员将得到这个新工具的极大帮助,通过此工具可以更好地预测水量和水预算。此外,该卫星将解决 2007 年国家研究委员会十年调查中概述的一个关键目标,即创建一个能够更好地测量淡水资源和水循环的卫星系统。

虽然现有仪器可以测量高度,但新工具将能够随着时间的推移进行体积测量。研究人员也能够随着时间和天数变化的高度和面积测量值,从而更好地了解水量和水预算的变化情况。2021年的一篇相关研究论文利用 ICESat-2 卫星进行了全球淡水调查。然而,新 SWOT 工具令测量结果变得更加准确和有启发性。SWOT 有一个由 NASA 创建的官方网站,这将提供有关卫星的最新信息,并提供在新平台进入太空后可以访问数据的方式。

虽然 SWOT 尚未启动,但许多科学家已经忙于创建更好地应用数据的方法。例如,最近开展的研究旨在更好地测量河流系统的流量数据,因卫星将能够捕捉到给定河流在 21 天内的变化,世界上许多关键资源在很大程度上缺少淡水系统水量的基本数据。在依赖潜在脆弱的淡水资源时,许多主要城市和国家都处于不稳定状态。新的 SWOT 工具能够让水资源管理者更好地平衡可能易受气候变化影响的人群,以及他们对淡水资源的需求。

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