【遥感应用】使用NASA数据跟踪巴基斯坦地下水
来源: http://www.washington.edu/news/2016/02/29/nasa-data-used-to-track-groundwater-in-pakistan/
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2016-07-06

2016年3月1日

仅在巴基斯坦的印度河流域单独的一个省建立一个传统地下水监测网络花了将进8年时间。为监测地下水变化,美国华盛顿大学工程师帮助水资源管理人员免费接入NASA重力恢复和气候实验(GRACE)数据。

图片提供:巴基斯坦水资源研究委员会

 

以农业为基础的巴基斯坦经济,广大农田依靠世界上最大规模之一的连续灌溉系统。农民们曾经能够完全依靠河流和通过冰川与降雨供给的人工运河进行灌溉。

但随着近几十年来人口增加和城市化的急速发展,该国需要利用地下水解决不断增长的需求。现今,超过60%的巴基斯坦用水从天然地下水库抽取,没有水井开采和取水量限制。

目前,得益于西雅图华盛顿大学工程师和水文学家的合作,巴基斯坦水资源管理人员正寻求美国国家航空航天局(NASA)卫星帮助他们更有效地监测和管理这些珍贵资源。

华盛顿大学土木与环境工程学院副教授Faisal Hossain表示,空间卫星看到地下水、江河水或者大气水的存量,通过提供常规观测,可以帮助决策者和地面人员作出明智决策。从提供改进的洪水预报到受威胁地下水资源地区判定,免费提供的卫星数据,特别对于发展中国家来讲,可以说是一种宝贵资源。

在华盛顿大学进行培训之后,巴基斯坦水资源研究委员会从2016年1月开始使用NASA重力恢复与气候实验卫星数据,或GRACE观测任务,创建每月更新的印度河流域地下水储存变化数据库。

这将允许研究人员了解到哪些地区地下水供应正在逐渐耗尽,以及哪些地区地下水得到充分补充。像所有NASA卫星数据一样,GRACE数据可以通过位于加州帕萨迪纳美国喷气推进实验室(JPL)开放的NASA数据中心(GRACE特勒斯和海洋物理学分布主动归档中心)进行免费下载。

GRACE一组相同卫星于2002年发射,用于测量地球重力的微小变化。水量增多会影响测量结果。因此,GRACE数据能够帮助科学家们监测水体存在的位置和随时间尺度水体变化情况。利用华盛顿大学及其合作伙伴休斯顿大学、哥伦布市俄亥俄州立大学和NASA应用科学项目联合开发的研究工具,巴基斯坦水资源管理人员和研究人员能够通过分析NASA数据对可用水资源总量的变化以及地下水供给的变化情况进行评估。

巴基斯坦水资源研究委员会助理主任、水文地质学家Naveed Iqbal指出,基于这些卫星,研究人员能够发现地下水枯竭的最大威胁区域,并能够告诉农民和水资源管理人员、帮助决策者制定更好的可持续政策。为提高其所在机构的决策能力,Iqbal利用在华盛顿大学的6个月时间学习了GRACE数据分析和处理方法。

负责GRACE项目的、JPL科学家Carmen Boening表示,这是GRACE独有能力的另一个很好例子,通过地区水资源变化观测为数据稀缺地区提供便捷信息。

相比传统地下水监测工作,卫星信息提供更小空间分辨率数据,但在成本和效率方面存在巨大收益。例如,巴基斯坦水资源管理人员花了8年在印度河流域建立的地下水监测网络,仅能每年提供2次数据。

负责华盛顿大学可持续性、卫星、水和环境研究小组的Hossain指出,基本上很难通过常规方式在地上进行水资源测量,并进行监控,它需要很长时间且成本昂贵。在一些地方,甚至不能派人,因为受制于地形过于偏远或由叛乱和政治冲突导致的危险区域。

这个巴基斯坦项目由华盛顿大学牵头,与休斯顿大学、俄亥俄州立大学、SERVIR和NASA应用项目水资源应用地区合作。SERVIR是由NASA和美国国际开发署发起的一个联合倡议,旨在更好地使用地球轨道卫星收集的大量数据和观测结果。例如,在他们的家园和田地被淹没之前,为洪水泛滥地区居民提供早期预警,预测可能发生蚊媒暴发疾病区域或对健康作物生长进行土壤监测。

华盛顿大学研究团队聚焦帮助资源贫乏国家使用卫星数据进行水资源和环境资源的可持续管理。从2014年开始,该团队帮助孟加拉国更好地预报和应对巨大洪灾。在接下来的几个月中,研究团队将对越南水资源管理者进行水资源和土地变化监测,以及培训尼泊尔管理人员评估喜马拉雅山脉的积雪和冰川含水量。

Hossain表示,在发展中国家中提高资源管理人才队伍能力对于开发对地观测卫星数据巨大潜力非常重要。这还需要在某种程度上对NASA卫星一揽子测量结果进行打包,使得能够帮助坦桑尼亚农民、巴基斯坦水资源管理人员或拉丁美洲伯利兹城林业工作者做出明智决策——目前在所有项目中正在使用SERVIR-enabled空间数据。

Hossain还提到,这一过程必须涵盖人文维度——提高国家内部管理人员技能,使系统与用户拥有更为友好的交互,并确保这些方法与传统做法兼容——而不是简单地关注科学研究、数据获取和技术问题。这个项目的成功在某种程度上取决于巴基斯坦机构的员工能够让自己沉浸在华盛顿大学研究实验室中进行一个长期的实习工作。不仅要掌握科学概念,而且通过交流,研究人员可以了解大家面对的真正障碍。

 

原文题目:

NASA data used to track groundwater in Pakistan

资料来源:

http://www.washington.edu/news/2016/02/29/nasa-data-used-to-track-groundwater-in-pakistan/

 

 

(王化编译,殷永元审核)