在气候变化前线测量阿拉斯加河流的水任务

即将进行的地表水和海洋地形学任务将提供有关地球水资源的大量数据，即使在偏远地区也是如此。阿拉斯加作为案例研究。

虽然阿拉斯加横跨北极圈，被大片冻土覆盖，但该州也有大量液态水。事实上，阿拉斯加拥有美国约40%的地表水资源。这包括12,000多条河流、数千条溪流和小溪，以及数十万个湖泊。

因此，当本月从加利福尼亚州范登堡太空部队基地发射地表水和海洋地形(SWOT)卫星时，阿拉斯加自然会成为由NASA和法国航天局国家空间研究中心领导的这项任务的首批受益者之一(CNES)，由加拿大航天局和英国航天局提供。

SWOT将测量地球表面几乎所有水的高度，从大河到湖泊、水库到海洋。它将填补阿拉斯加等偏远地区以及地表水数据稀少或不存在的许多国家的空白。这些测量对于水资源管理和备灾机构、大学、土木工程师以及其他需要追踪当地水资源的人员来说非常有价值。

阿拉斯加幅员辽阔、地形崎岖、交通基础设施有限，使得传统的流量测量成本高得令人望而却步。美国地质调查局(USGS)的8,500多个站点网络持续监测着美国大部分地区的水流，而阿拉斯加目前只有113个水位计，而且许多大河都没有受到监测。流经这些河流的水量影响着从鱼类的健康和生物多样性到交通和饮用水供应的方方面面。

阿拉斯加河流信息的缺乏使USGS成为SWOT早期采用者的合理选择。SWOT数据将补充目前正在开发的监测这些河流的系统，该系统使用来自美国-欧洲Jason-2和-3以及欧洲航天局哨兵卫星(在欧洲委员会领导的欧洲哥白尼计划背景下开发)的雷达测高数据)，以及来自NASA-USGSLandsat卫星的可见图像。该项目已进入第三个年头，涉及使用星载仪器测量河流的海拔和流量。美国地质调查局的合作伙伴包括阿拉斯加交通和公共设施部、国家气象局阿拉斯加-太平洋河流预报中心、美国鱼类和野生动物服务局以及阿拉斯加渔猎部。

美国地质勘探局水文学家罗伯特·达德利(RobertDudley)说：“阿拉斯加是一个可以特别受益于河流流量估算远程观测的地方。”达德利说，阿拉斯加是科学家和水资源管理人员使用SWOT等新天基工具并立即投入使用的绝佳测试案例。

地表水和海洋地形(SWOT)任务将通过收集监测地球湖泊、河流、水库和海洋的数据，帮助社区为气候变化的后果做好准备。图片来源：NASA/JPL-Caltech/CNES/ThalesAleniaSpace

美国地质调查局正在编制一份估计溪流排放量的历史记录，该记录建立在美国国家航空航天局(NASA)二十多年来测量湖泊和河流水面水位的研究基础上。这些数据将使科学家和水管理人员能够了解溪流经历低流量和高流量条件的频率，并制定一个参考点来评估当前条件。

SWOT优势

达德利说，与目前基于卫星的河流测量技术相比，SWOT具有许多优势。Jason系列卫星上的高度计可以测量一些大河流的水位变化，而Landsat可以测量河流宽度的变化。但是，这两个数据源本身都无法提供计算合理估计流经河流的水量所需的所有信息，而无需进行困难且昂贵的实地校准。SWOT通过同时测量水位和宽度来改变这种状况。

例如，如果一条河流有陡峭的河岸，它不一定会随着流量的变化而显得更宽或更窄。相反，即使是浅岸河流中水位的微小变化也可能意味着更多的水流过它。

SWOT还将测量河流的坡度，这为科学家提供了一种方法来估计水从景观中流失的速度。一般来说，坡度越陡，水越快。

SWOT将在每次飞越河流时一次性收集估算河流流量所需的数据，在阿拉斯加大约每五天一次。SWOT的雷达还可以穿透云层，消除Landsat和其他可见光图像中云层造成的数据缺口。

美国地质勘探局水文遥感分部负责人杰克埃格尔斯顿说，气候变化正在阿拉斯加造成大量水文变化，SWOT将有助于研究这些变化。“迅速升高的温度导致北坡的水流增加，那里的永久冻土层正在融化，”他说。“这也改变了溪流的季节性，今年早些时候积雪融化导致高流量。”

“SWOT将使我们能够以前所未有的方式了解阿拉斯加的水文情况，”位于北卡罗来纳大学教堂山分校的美国宇航局SWOT淡水科学负责人TamlinPavelsky说。“这很重要，因为阿拉斯加位于北极，也是美国目前气候变化最严重的地方。如果你想知道为什么这很重要，想想我们从阿拉斯加获得了多少资源。”