转：华北平原地区地下水资源告急？重力卫星和InSAR合力提供观测支持

随着美国的两颗重力卫星GRACE-FO于近日被成功送上太空的既定轨道，国内科研领域基于该类卫星提供的数据，针对观测地区重力场的变化推算该区域地下水资源开采度的观测，也将持续推进。

此前，中国科学院测量与地球物理研究所利用美国GRACE卫星（Gravity Recovery and Climate Experiment，GRACE）所提供的数据，完成了对中国华北平原地区地下水资源超采情况的推算。

报道指出，该项观测由研究所 卫星大地测量与全球环境变化 团队的冯伟博士牵头进行，其团队于2013年3月首次在水资源领域期刊《Water Resources Research》发表了研究结果，而此番研究对于加深人们对华北地区地下水的认识，对了解地球系统的质量变化和迁移、区域水资源管理和开展全球水循环研究具有重要意义。

冯伟团队在今年4月发表于《遥感》期刊的论文结果表明：2002-2014年间，华北平原每年地下水超采达到60亿-80亿吨，这一采集速度使该地区的地下水资源处于长期持续亏损的状态，且这些资源大多数为难以恢复的深层地下水。

实际上早在2011年，原环保部和国土资源部就已经在其发布的《全国地下水污染防治规划（2011-2020年）》中就提到：截至2011年，华北平原东部深层承压地下水水位降落漏斗面积达7万多平方公里，部分城市地下水水位累计下降达30-50米，局地累计水位下降超过100米，已然成为世界最大的地下水 漏斗区 。

而基于GRACE卫星观测数据对从浅层到深层地下水资源过度开采的量化揭示，无疑让对地下水资源保护的严峻形势，变得更直观而迫切。

新京报网在综合专家意见时提到，对地下水资源监测的传统方法有水井监测法和水文模型法，其中前者方法的监测范围较为有限且成本较高，后者则依赖于可靠的实测数据。从实际应用的角度来看，常态化的地下水资源开采量推算手段包括：

1. 基于重力卫星所提供的数据，保持对监测地区重力场数据的监测，并进行对比得出水资源开采量的数据情况。

2. 利用InSAR（合成孔径雷达干涉）技术对地表形变进行持续监测。已经有研究发现，华北中东部平原地区已出现大面积沉降形变，沉降原因与地下水资源的过度开采密切相关。

值得注意的是，InSAR技术长期以来被视为帮助人们间接了解地下水资源过度开采危机的一种监测手段。泰伯网在中提到，InSAR是依托于多学科交叉的应用技术。随着重力卫星监测手段的常态化推进，InSAR或将作为必要的辅助手段，和基于重力场变化的推算数据进行关联，从而更清晰、全面地反映出地下水资源的变化情况，甚至可以为政府有关部门制定细化的地下水资源保护方案，提供可靠的依据。

中国国土资源航空物探遥感中心教授级高级工程师葛大庆强调，重力卫星观测和InSAR的数据结果尽管都并不会直接反映对地下水资源的规模，但二者从不同的尺度，及相互之间的结合，揭示了因地下水过度开采所引发的重力场变化和地表形变。葛大庆指出，InSAR地表沉降监测在国内已经成为一项业务化的工作，至今已经开展多轮，这些数据可以为全国区域的水文监测提供支持。

此前一直投入使用的重力卫星GRACE受限于数据的精细度，其对地下水资源开采量估算也会存在着不可避免的误差。而此次投入使用的GRACE-FO，则在上一代卫星基础上，进一步提高了数据的分辨率，为估算的精度提供了更可靠的支持。

另外可喜的是，冯伟在接受新京报网的采访时表示，由中欧科学家组成的致力于下一代 双轨道四星 重力卫星研发的科研团队，也取得了阶段性的进展。据悉，该卫星系统将为水文领域、大地测量、地球物理、海洋科学和大气科学领域的重力观测提供数据支持，此外在观测数据的分辨率方面，该卫星系统也将占优势。