而華北平原在14萬多平方公里的區(qū)域上，形成了7萬平方公里的大“漏斗”，水資源供需態(tài)勢之嚴峻，吸引了全球多國科學家開展研究。

據悉，除了微波測距系統(tǒng)外，最新發(fā)射升空的GRACE-FO還搭載了激光測距系統(tǒng)，其觀測精度達到納米量級，比微波提升了三個數(shù)量級。

揭示深層地下水虧損現(xiàn)狀

馮偉第一次借由GRACE數(shù)據算出華北地下水儲量時，頗感震驚。“我沒有想到華北情況這么嚴重，是全國GRACE衛(wèi)星信號最大的地區(qū)之一?！?/p>

GRACE對地下水儲量監(jiān)測的意義，在于提供了相對獨立有效且易于獲取數(shù)據的監(jiān)測手段。

在GRACE投入使用之前，傳統(tǒng)地下水監(jiān)測手段包括地面水井監(jiān)測和水文建模。據馮偉介紹，水井監(jiān)測的人力物力成本較高，監(jiān)測范圍通常較為有限。且由于多部門分別建有各自的監(jiān)測站點，數(shù)據卻沒有充分共享，學術界做研究時有時很難拿到數(shù)據。

利用水文模型研究地下水也有不足。模型的可靠性依賴于良好的水文地質參數(shù)和可靠的實測資料，例如土壤滲透系數(shù)和貯水系數(shù)等，準確性受外部影響較大。

而GRACE的一大貢獻，就是對深層地下水虧損“貢獻度”的揭示。

馮偉說，國家地下水公報通常只公布淺層地下水的情況，即華北每年虧損約十幾億噸地下水，但基于衛(wèi)星數(shù)據測算結果為年均60億-80億噸，這意味著深層地下水的虧損量是淺層地下水的5-6倍。

通過全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)和合成孔徑雷達干涉等技術對地表形變的監(jiān)測，研究者發(fā)現(xiàn)，我國華北地區(qū)的大面積沉降主要集中在中東部平原地區(qū)，這些地區(qū)的地面沉降，主要由深層地下水嚴重超采所致。

亮點

下一代重力衛(wèi)星將采用“雙軌道四星”模式

盡管貢獻突出，GRACE也有局限性，主要是受制于觀測精度和軌道設計，其分辨率僅為300公里左右，無法提供更高分辨率的區(qū)域地下水儲量空間變化信息。