馬薩諸塞州阿默斯特市——馬薩諸塞州阿默斯特大學(xué)的一名土木和環(huán)境工程研究員首次將衛(wèi)星信息同化到現(xiàn)場(chǎng)河流測(cè)量和水文模型中，以計(jì)算過去 35 年來(lái)整個(gè)泛區(qū)的河流流量。北極地區(qū)。研究顯示，以前所未有的準(zhǔn)確度，注入北冰洋的水的加速度可能是之前認(rèn)為的三倍。
最近發(fā)表在《自然通訊》上的這項(xiàng)公開研究是該論文的第一作者和通訊作者馮冬梅研究助理教授三年密集工作的結(jié)果。這項(xiàng)史無(wú)前例的研究將 155,710 張軌道衛(wèi)星圖像得出的 918 萬(wàn)條河流流量估計(jì)值納入了 1984-2018 年 486,493 條北極河流的水文模型模擬。該項(xiàng)目和論文被稱為 RADR(遙感北極放電再分析)，由美國(guó)宇航局和美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)為早期職業(yè)研究人員提供的項(xiàng)目資助。
“我們重建了整個(gè)北極地區(qū)的河流流量信息。以前的研究沒有這樣做，”馮說(shuō)。“他們只使用了一些儀表數(shù)據(jù)，并且只針對(duì)某些河流，而不是所有河流，來(lái)計(jì)算有多少水流入北冰洋。”
該研究的土木和環(huán)境工程教授兼首席研究員科林格里森補(bǔ)充說(shuō)：“這是全球北部新的、公開可用的每日流量記錄。”“從來(lái)沒有人嘗試過以這種規(guī)模來(lái)做這件事：通過數(shù)百萬(wàn)次衛(wèi)星觀測(cè)，將衛(wèi)星每天在 50 萬(wàn)條河流中看到的內(nèi)容傳授給模型。這是一個(gè)非常復(fù)雜的數(shù)據(jù)同化，也就是合并模型和數(shù)據(jù)的過程。”
河流流量整合了上游流域的所有水文過程，并定義了河流的承載能力。馮說(shuō)，它被認(rèn)為是了解河流所需的單一最重要的測(cè)量，但由于缺乏可靠、全面、公開可用的數(shù)據(jù)，因此該信息的可用性是有限的。
對(duì)河流進(jìn)行物理測(cè)量——獲取排放信息的“黃金標(biāo)準(zhǔn)”——安裝和維護(hù)成本高昂且勞動(dòng)強(qiáng)度大，因?yàn)闇y(cè)量?jī)x每年需要進(jìn)行多次物理重新校準(zhǔn)。此外，一些河流周圍的崎嶇地形會(huì)使儀表安裝非常困難。這使得該地區(qū)的研究更實(shí)際地關(guān)注流入北冰洋的大河流，因此根本沒有對(duì)許多小河流進(jìn)行測(cè)量。此外，某些國(guó)家/地區(qū)不會(huì)公開其儀表信息。馮說(shuō)，這讓水文學(xué)家和環(huán)境科學(xué)家對(duì)大量河流一無(wú)所知。
“這是我們工作的一項(xiàng)主要貢獻(xiàn)，因?yàn)槲覀兛梢栽谌魏蔚胤教峁┖恿髁髁啃畔?，尤其是歐亞地區(qū)，”馮說(shuō)。“衛(wèi)星就像太空中的一個(gè)儀表。如果我們沒有河流測(cè)量?jī)x，我們可以使用衛(wèi)星來(lái)改進(jìn)我們現(xiàn)在擁有的數(shù)據(jù)。”
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