加州大学圣地亚哥分校 加州大学圣地亚哥分校的新工作对于管理世界各地农业地区的地下水使用可能是革命性的，因为由于缺乏可靠的数据，地下水监测和管理一直难以开展
信用:adamkaz 加州大学圣地亚哥分校的研究人员在一项新的研究中报告了一种改进地下水监测的方法，该方法利用遥感技术(被称为干涉合成孔径雷达)，结合气候和土地覆盖数据，弥补了对加州圣华金河谷可持续地下水的认识差距
他们的工作对于管理世界各地农业地区的地下水使用可能是革命性的，因为地下水监测和管理因缺乏可靠数据而难以开展
基于卫星的干涉合成孔径雷达(干涉合成孔径雷达)用于制作高分辨率的地表时空运动图，包括沉降(或下沉)测量
当大量的地下水被从地下蓄水层移走时，就会发生下沉
发表在《环境研究快报》杂志上的这项研究利用干涉合成孔径雷达难以置信的精细分辨率，根据作物类型评估沉降模式，揭示了令人惊讶的结果
例如，尽管有报道称加利福尼亚的水果和坚果作物耗水量很高，但下沉率最高的作物类型以及地下水使用量最高的作物类型是玉米和大豆等大田作物，其次是苜蓿等牧草作物、西红柿等卡车作物，最后是杏仁和葡萄等水果和坚果作物
“我们最初的假设是水果和坚果作物与一些最高的沉降速率相关，但我们发现了相反的情况，”研究的主要作者摩根·利维说，他是一名助理教授，与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有着共同的任命
由于位移是对不同地质、土壤和植被位置的地下水储存变化的一种反应，所以干涉合成孔径雷达的解释在不同位置有所不同，不同于在任何位置都有相同解释的卫星气候测量
因此，干涉合成孔径雷达必须与其他地球物理数据来源相结合，以获得对地下水使用的特定位置的了解
在研究期间，大田作物(如玉米和大豆)的总累积沉降量中位数为272毫米(或16英寸)
水果和坚果作物(如杏仁和葡萄)的平均厚度为62毫米(2
5英寸)的总沉降量
信用:加州大学圣地亚哥分校 加州大学圣地亚哥分校的研究人员通过将干涉合成孔径雷达与其他地表数据集(包括土地覆盖、潜在蒸散量(植物需水量的一种测量方法)和地表供水网络的位置)相结合，发现在2015年至2017年间，与未开发的土地相比，灌溉耕地的沉降速率要高得多，与湿润年份相比，干旱的地表水有限年份的沉降速率也要高得多
在研究期间，大田作物(如玉米和大豆)的总累积下沉量中值为272毫米(或16英寸)，枯水年下沉率为每年131毫米(5英寸)
水果和坚果作物(如杏仁和葡萄)的平均厚度为62毫米(2
5英寸)的总沉降量，枯水年沉降率为每年31毫米(1英寸)
“结果可以用两件事来解释
首先，与农田和牧场作物相比，水果和坚果在生理上平均需要较少的水分
第二，农田和牧场作物倾向于使用比水果和坚果作物效率低、产量高的灌溉方法，”利维说
“然而，水果和坚果可能仍然消耗更多的水，因为它们占据更多的土地面积，即使它们的地下水使用强度较小
" 这项研究的方法和结果可用于支持国家正在进行的防止地下水超采的努力
地下水是国家和全球的重要资源
S
，地下水是大约一半人口的饮用水源，也是农业灌溉用水的最大来源
灌溉约占美国总用水量的70%
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抽取地下水，加州的地下水抽取率是全国最高的
“我们的发现表明，在中央谷，近年来从大田作物向水果和坚果作物过渡的成本和收益比通常假设的要复杂，”利维补充说
“我们的结果表明，向水果和坚果种植过渡可能是可取的，至少从地下水可持续性的角度来看是如此，尽管需要更多的研究来证实这一点
" 加州大学圣地亚哥分校的研究人员发现，在2015年至2017年间，灌溉耕地的下沉率比未开发土地高得多，在地表水有限的干旱年份，下沉率比湿润年份高得多
信用:加州大学圣地亚哥分校 推进地下水监测和管理的全球潜力 加利福尼亚是半干旱和依赖灌溉的农业气候的一个例子
作者说，加州大学圣地亚哥分校气候科学家和地球物理学家团队的协同努力，将沉降、地下水和地表水使用以及作物生产数据在可比的时间和空间尺度上联系起来，对于推进世界其他地区农业地区的地下水监测和管理具有巨大的潜力
在圣华金河谷，在多雨的年份，农民可能获得100%的地表水分配，而在极度干旱的年份，他们可能什么也得不到
当没有地表水供应时，农民开采地下水
因此，在气候变化的情况下，地下水变得越来越重要，因为加利福尼亚和世界许多地方都经历了地表水短缺
然而，即使在相对多雨的年份，过量抽水也会发生
而且，含水层可能会耗尽
2014年，加州通过了一项立法，要求在当地主导下逐步转向地下水的可持续利用——85%的人口和500亿美元的农业都依赖地下水
干涉合成孔径雷达的数据对于国家针对气候变化进行有效监测和管理的努力至关重要
虽然立法鼓励地方机构开始使用干涉合成孔径雷达记录地面沉降，但利用干涉合成孔径雷达直接监测地下水的使用还处于早期发展阶段
加州大学圣地亚哥分校的研究工作提供了一个例子，说明水资源管理者如何利用卫星数据源，包括干涉合成孔径雷达，直接监测地面沉降、地下水抽取和作物组合之间的关系
“干涉合成孔径雷达的前景在于我们能够将其与其他地球物理和社会数据来源相结合，以回答与水政策相关的问题，”利维和合著者写道
“我们对这种综合的力量进行了预测，证明沉降的空间模式及其与农业种植和相关的水需求的关系是清晰而有力的
" 他们的结论是，“我们的发现表明，支持可持续地下水管理的政策杠杆可能会受益于对作物选择的地下水使用强度的考虑，而不仅仅是难以确定的地下水含水层边界上地下水开采量的可持续性，这种边界仍然不确定，而且划定的成本很高
"
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