2002年歐美發(fā)射的重力恢復(fù)和氣候?qū)嶒?yàn)（GRACE）衛(wèi)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(qū)的現(xiàn)今質(zhì)量變化趨勢卻遭遇嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。在末次冰期這些地區(qū)發(fā)育了巨厚的冰蓋，2萬年以來由于古冰蓋的消融，導(dǎo)致現(xiàn)今地殼回彈、地幔物質(zhì)回流。這種冰川均衡調(diào)整引起的質(zhì)量增加在衛(wèi)星重力觀測中產(chǎn)生很強(qiáng)的干擾，甚至*掩蓋了所探測的現(xiàn)今物質(zhì)平衡信號，雖然GRACE發(fā)射超過十年，但在這些地區(qū)的相關(guān)研究一直沒有取得進(jìn)展。

 

中科院測量與地球物理研究所汪漢勝研究員及其負(fù)荷研究團(tuán)隊(duì)，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*創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)合作伙伴計(jì)劃和變化973項(xiàng)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(diào)整理論進(jìn)行深入研究，提出了GRACE聯(lián)合GPS觀測網(wǎng)絡(luò)分離現(xiàn)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?。?、五大湖地區(qū)，發(fā)現(xiàn)過去十年陸地水量劇增（圖1），每年增加（43.0±5.0）x109噸，在北歐斯堪的納維亞半島南部也發(fā)現(xiàn)陸地水量增加（圖2），每年增加（2.3±0.8）x109噸。zui大的水量增加出現(xiàn)在薩斯喀徹溫省，每年達(dá)20mm，揭示了加拿大草原1999～2005年發(fā)生干旱后的水量恢復(fù)過程。

 

GRACE所揭示的水儲量變化均為驗(yàn)潮站和井中水位觀測所證實(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(xiàn)顯著陸地水量上升，意味著冰融水和降水流進(jìn)海洋的量減少，因此，如果用海平面上升評估變化，則會低估變暖的響應(yīng)。

 

該研究成果于12月2日發(fā)表在《自然-地球科學(xué)》（Nature Geoscience）上, 論文題目為《GRACE衛(wèi)星重力數(shù)據(jù)揭示北美和斯堪的納維亞半島南部水儲量增加》（Increased water storage in North America and Scandinavia from GRACE gravity data DOI: 10.1038/NGEO1652），該成果被選為Research highlight（研究亮點(diǎn)），同時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）。

 

該研究所提出的途徑能夠從GRACE衛(wèi)星重力信號中排除冰川均衡調(diào)整的巨大干擾，從而有效分離出相關(guān)研究地區(qū)水儲量變化及其趨勢，所給出的結(jié)果有利于了解北美北歐當(dāng)前知之甚少的區(qū)域水儲量變化趨勢，進(jìn)一步顯示了衛(wèi)星重力探測地球系統(tǒng)質(zhì)量變化與遷移的巨大能力。該研究對了解地球系統(tǒng)質(zhì)量變化和遷移，特別是對于水循環(huán)及其與大氣圈、水圈和海洋的交換過程，具有重要創(chuàng)新性貢獻(xiàn)，也對水資源利用和海平面上升等研究具有重要意義。