2002年歐美發(fā)射的重力恢復和氣候實(shí)驗（GRACE）衛星在探測陸地水儲量變化、冰雪消融取得極大的成功，但是探測北美、北歐和南極地區的現今質(zhì)量變化趨勢卻遭遇嚴重的挑戰。在末次冰期這些地區發(fā)育了巨厚的冰蓋，2萬(wàn)年以來(lái)由于古冰蓋的消融，導致現今地殼回彈、地幔物質(zhì)回流。這種冰川均衡調整引起的質(zhì)量增加在衛星重力觀(guān)測中產(chǎn)生很強的干擾，甚至完全掩蓋了所探測的現今物質(zhì)平衡信號，雖然GRACE發(fā)射超過(guò)十年，但在這些地區的相關(guān)研究一直沒(méi)有取得進(jìn)展。
中科院測量與地球物理研究所汪漢勝研究員及其負荷研究團隊，在國家杰出青年科學(xué)基金、國家基金創(chuàng )新研究群體科學(xué)基金、中科院國家外專(zhuān)局創(chuàng )新團隊國際合作伙伴計劃和全球變化973項目等資助下，與加拿大卡爾加里大學(xué)胡百卓教授、瑞典國土測量局Holger Steffen博士合作，對冰川均衡調整理論進(jìn)行深入研究，首次提出了GRACE聯(lián)合GPS觀(guān)測網(wǎng)絡(luò )分離現今物質(zhì)平衡信號的有效途徑，在北美中部的加拿大大草原（艾伯塔、薩斯喀徹溫和馬尼托巴省）、五大湖地區，發(fā)現過(guò)去十年陸地水量劇增（圖1），每年增加(43.0±5.0) x
噸，在北歐斯堪的納維亞半島南部也發(fā)現陸地水量增加（圖2），每年增加(2.3±0.8) x噸。最大的水量增加出現在薩斯喀徹溫省，每年達20mm，揭示了加拿大草原1999年～2005年發(fā)生極端干旱后的水量恢復過(guò)程。GRACE 所揭示的水儲量變化均為驗潮站和井中水位觀(guān)測所證實(shí)（圖3），而且傾向于支持歐洲的WGHM水文模型。更為重要的是，這里發(fā)現顯著(zhù)陸地水量上升，意味著(zhù)冰融水和降水流進(jìn)海洋的量減少，因此，如果用海平面上升評估全球變化，則會(huì )低估全球變暖的響應。
該研究成果于2012年12月2日發(fā)表在Nature Geoscience（《自然-地球科學(xué)》）上, 論文題目為Increased water storage in North America and Scandinavia from GRACE gravity data(DOI: 10.1038/NGEO1652）（GRACE衛星重力數據揭示北美和斯堪的納維亞半島南部水儲量增加），該成果被選為Research highlight（研究亮點(diǎn)），同時(shí)入選與該期刊同期的Nature Climate Change共同網(wǎng)絡(luò )焦點(diǎn)（水資源利用）。該研究提出的途徑能夠從GRACE衛星重力信號中排除冰川均衡調整的巨大干擾，從而有效分離出相關(guān)研究地區水儲量變化及其趨勢，所給出的結果有利于了解北美北歐當前知之甚少的區域水儲量變化趨勢，進(jìn)一步顯示了衛星重力探測地球系統質(zhì)量變化與遷移的巨大能力。該研究對了解地球系統質(zhì)量變化和遷移，特別是對于全球水循環(huán)及其與大氣圈、水圈和海洋的交換過(guò)程，具有重要創(chuàng )新性貢獻，也對水資源利用和海平面上升等研究具有重要意義。
圖1 北美近十年陸地水量長(cháng)期變化
圖2 北歐近十年陸地水量長(cháng)期變化
圖3 加拿大三省草原GRACE結果與水井數據的對比
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