作者布里特妮·胡克，加州大学圣地亚哥分校 从国际空间站看到的加州中央谷
荣誉:美国宇航局，斯图尔特·兰金 地下水是加州中央谷用水者的重要资源，中央谷是一个主要的农业中心，每年的经济产值高达数百亿美元
中央谷地的地表变形长期以来与地下水储量的变化有关，但由于缺乏可靠的数据，人们对地表下水流的时间和运动知之甚少
现在，加州大学圣地亚哥分校斯克里普斯海洋学研究所和全球政策与战略学院的科学家们，以及美国
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地质调查局正在使用先进的卫星数据绘制流经中央谷南部圣华金谷的地下水“脉动”图
在4月7日发表在《水资源研究》上的一项新研究中，跨学科的研究人员描述了遥感技术的最新进展如何能够详细测绘圣杰瓦金山谷的地表变形和地下水资源的相关变化
这项研究首次着眼于该地区地下水何时何地被补充——地表水通过土壤和浅层岩石向下流动，最终被补充到地下蓄水层的过程
由于蓄水量增加，含水层膨胀，这种补给导致地表上升
这些发现尤其及时，因为加州实施了可持续地下水管理法，以更好地了解和保护其地下水资源
“研究地下水运动就像一个黑匣子——我们试图获得地表下的水发生了什么的任何信息，”博士韦斯利·尼利说
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斯克里普斯海洋学的候选人和这项研究的主要作者
“我们在这项研究中看到的数据集帮助我们填补了一些空白，现在我们能够以政策相关的比例绘制流经中央河谷的地下水的特征
" 根据卫星观测，中央山谷的地球表面高度变化正负2
75英寸，因为地下水位全年都在上升和下降
干旱期间，该地区的地面会下沉13
每年7英寸
这些新的观测是利用哨兵-1号任务的卫星干涉合成孔径雷达和连续全球定位系统数据进行的
研究人员利用地球表面运动的卫星观测来可视化地下水的运动，有效地绘制了一个重要的地球物理过程，否则观察起来既困难又昂贵
“这项研究意义重大，因为这些发现给了我们一个新的工具来记录和理解相互联系的地表和地下水系统的变化，”研究的合著者摩根·利维说，他是加州大学圣地亚哥分校斯克里普斯海洋学和全球政策与战略学院的助理教授
这项工作是建立在利维和加州大学圣地亚哥分校的其他研究人员最近的一项研究基础上的，他们使用卫星成像来监测中央山谷的沉降或下沉，当大量地下水从含水层中排出时，就会发生这种情况
圣华金河谷是一个沉积盆地，由砾石混合粘土和淤泥层组成，在这种物质的颗粒之间夹有水囊
当水从系统中排出时，由此产生的压力变化会导致颗粒相互重叠，从而导致永久沉降，这是该地区的一个主要问题
“这有点像纸牌搭的房子倒塌了，”尼利说
“一旦发生崩溃，就很难再打开这个空间
" 然而，从2016年(干旱年)和2017年(潮湿年)的卫星数据来看，尼利在圣华金河谷发现了一些特定区域，在这些区域，地表的抬升暗示了含水层补给的途径——地表水何时何地进入地下水库
雷达对该地区的观察为尼利和合作者提供了建立一个可以详细研究的时间序列图像的机会
研究人员没有关注地下水开采产生的大规模沉降信号，而是调查了隐藏在时间序列中的季节性信号
季节性信号提供了关于地面上某一点在任何给定年份何时何地具有相对峰值隆起的信息，这转化为该点的峰值地下水位
他们绘制了横跨山谷的时间图，发现了隆起峰值与水输入时间相对应的区域，例如内华达山脉的河流径流
考虑到隆起的时间和它们与河流和溪流的接近程度，这表明含水层补给发生在大量水从邻近的内华达山脉流域流出的地方
此外，他们发现，远离假定补给的位置，抬升的时间以可能暗示地下水流动路径的方式改变
“这就像观察穿过含水层的脉冲，”尼利说
“我们不仅找到了季节性地下水补给发生的区域，而且还可以估计补给事件的时间，地下水进入地下后可能在哪里流动，以及在干旱和丰水年期间这种响应如何变化
" 这项研究为含水层系统提供了新的视角，可用于约束地下水和沉降模型
“研究中最有趣的部分是在空间和时间上看到地表水网络和地下水驱动的地表变化之间的物理联系
我们知道地表水和含水层是相互联系的，但是传统的数据来源不允许你如此清晰地观察这些联系，”利维说
他们发现圣华金河谷地下水补给分布不均，这与地下水管理机构目前的运作方式相矛盾
目前的指导方针假设每个人都获得等量的充电
研究人员说，他们的发现对水机构应该如何考虑协调他们的努力以达到国家设定的可持续发展目标有着重要的影响
虽然这项研究是基于加州，概述的方法广泛适用于世界各地的区域含水层系统
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