一项新的基于卫星的全球淡水分布研究发现，地球上的潮湿地区越来越潮湿，而干燥地区越来越干燥。数据表明，这种模式是由多种因素造成的，包括人类的水管理做法、人为引起的气候变化和自然气候周期。
由美国宇航局领导的研究小组，包括马里兰大学地球系统科学跨学科中心(ESSIC)的教师专家Hiroko beaudo，利用重力恢复和气候实验(GRACE)任务14年的观测数据，跟踪了全球34个地区的淡水趋势。
这项研究发表在2018年5月17日的杂志上自然，也纳入了由essic主导的全球降水气候学项目的卫星降水数据;美国国家航空航天局和美国地质调查局的陆地卫星图像;灌溉地图;出版了与农业、采矿和水库作业有关的人类活动的报告。研究时间从2002年到2016年。
该论文的第一作者、美国宇航局戈达德太空飞行中心水文科学实验室主任马特·罗德尔说:“这是我们第一次利用卫星观测评估地球各地淡水可用性的变化。”“一个关键的目标是区分陆地上的变化水由自然变化引起的储存-例如与El Niño和La Niña相关的湿期和干期-从与气候变化或者是人类的影响，比如从含水层抽出地下水的速度比补充地下水的速度快。”
淡水存在于湖泊、河流、土壤、雪、地下水和冰川冰中。由于气候变化，它在两极冰盖中的损失对海平面上升有影响。在陆地上，水是地球上最重要的饮用水和灌溉资源之一。虽然一些地区的水供应相对稳定，但其他地区的水供应通常会增加或减少。但目前的研究揭示了一种新的令人不安的模式。
NASA喷气推进实验室的共同作者詹姆斯·费明列提说:“我们正在见证重大的水文变化。”“我们第一次看到了一个非常独特的模式，即世界上的潮湿土地地区越来越潮湿，这些地区是高纬度和热带地区，而介于两者之间的干燥地区越来越干燥。在干旱地区，我们看到了多个热点地下水枯竭”。
Famiglietti指出，虽然一些地区的失水明显是由气候变暖造成的，比如冰盖和高山冰川的融化，但要明确地将其他模式归因于气候变化，还需要更多的时间。
Famiglietti说:“政府间气候变化专门委员会的模型预测了21世纪末越来越湿、越来越干的模式，但我们需要一个更长的数据集才能明确地说，气候变化是GRACE数据中出现类似模式的原因。”“然而，目前的发展轨迹肯定令人担忧。”
2002年，德国航空航天中心(DLR)联合发射了两颗GRACE卫星，精确测量了两颗卫星之间的距离，以探测由地球质量运动引起的地球重力场变化。GRACE利用这种方法，在2017年10月科学任务结束之前，每月到每年的时间尺度上跟踪了陆地水储量的变化。
然而，仅靠GRACE卫星观测并不能告诉beaudo、Rodell、Famiglietti和他们的同事是什么导致了这种明显的趋势。
“我们研究了降水、农业和地下水抽取的信息，以找到GRACE估计趋势的可能解释，”博多说，他在NASA戈达德也有一项联合任命。
Famiglietti说，地下水枯竭的主要原因之一是农业，这可能会因加州的自然循环而变得复杂。2007年至2015年的严重干旱导致淡水减少，同时为了支持该州中央山谷的农场而抽取地下水。
在同一时期，加州西南部每年损失40亿吨淡水。十亿吨的水相当于40万个奥林匹克游泳池的水的质量。加州的大部分淡水都是以降雨和雪的形式出现的，这些降雨和雪以积雪的形式聚集在内华达山脉，然后在融化时通过一系列水库进行管理。当自然循环导致干旱的年份，造成积雪和地表水减少，人们更加依赖地下水。
这张地图描绘了NASA重力恢复与气候实验(GRACE)任务从2002年到2016年收集的时间序列数据，显示了14年研究期间淡水储量高于(蓝色)或低于(红色)的平均水平。(图片来源:NASA)
沙特阿拉伯的淡水减少趋势也反映了农业压力。从2002年到2016年，该地区每年损失储存的地下水61亿吨。来自陆地卫星系列卫星的图像显示，从1987年到现在，干旱地区灌溉农田的增长，这解释了减少的增加。
罗德尔说，雨季和干旱年的自然周期也可能导致14年数据记录中不太可能持续的趋势。赞比西河西部盆地和博茨瓦纳北部野生动物的重要水源地奥卡万戈三角洲就是一个例子。从2002年到2016年，该地区陆地水储量以每年290亿吨的平均速度增长。GRACE任务期间的这段潮湿时期是在至少20年的干旱之后发生的。罗德尔认为，这是非洲这一地区几十年来发生的自然变异的一个例子。
研究人员发现，在一些地区，自然和人类压力的结合会导致复杂的情况。此前，中国西北部的新疆省出现了无记录的降水。这个地区的面积和堪萨斯州差不多大，西面与哈萨克斯坦接壤，南面是塔克拉玛干沙漠，包括天山山脉的中部。
罗德尔和他的同事们必须把多个因素拼凑起来，以解释新疆省每年55亿吨陆地蓄水的消失。降雨量减少并不是罪魁祸首。气候变化导致的冰川融化和煤矿抽取地下水也增加了地表水。但是这些增加的水量被农田灌溉用水增加和沙漠底部河水蒸发所造成的耗水量所抵消。
GRACE的继任者，叫优雅的后续该任务由德国地球科学研究中心(GFZ)联合执行，目前正在加州范登堡空军基地进行发射前的最后准备工作。
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