第一幅地震断层带高精度图像改变了我们对地震的认识

第一幅地震断层带高精度图像改变了我们对地震的认识 地震通过沿单一断层面的单次强震释放应力的观点可能需要纠正。卡尔斯鲁厄理工学院（KIT）与德国地球科学研究中心（GFZ）及其他国际机构合作开展的最新研究表明，地震发生在包含多个断层面的区域内，其中一些断层面是平行的。据作者称，研究结果有助于为俯冲带的地震和地震灾害创建更逼真的模型。该研究发表在《自然》杂志上。由第一作者、来自 KIT 的 Caroline Chalumeau 领导的国际研究小组对南美洲西海岸厄瓜多尔的一系列地震进行了调查。在那里，太平洋板块俯冲到南美洲大陆板块之下。俯冲反复导致非常剧烈的地震。最近在台湾发生的一系列地震也可归因于俯冲作用，其中 4 月初发生的主震造成 9 人死亡，并给台湾东海岸造成广泛破坏。草图显示了 100 米至 600 米厚的地震带，断层面（5 米至 20 米厚）和断裂就位于其中。资料来源：Caroline Chalumeau 博士、Hans Argurto-Detzel 博士、Andreas Rietbrock 教授、Michael Frietsch 博士、Onno Oncken 教授、Monica Segovia 博士、Dr.Onno Oncken 教授、Monica Segovia 博士、Audrey Galve 博士：俯冲界面多断层网络的地震学证据。自然》，2024 年。DOI: 10.1038/s41586-024-07245-y研究小组分析的厄瓜多尔系列地震始于 2022 年 3 月 12 日，止于 2022 年 5 月 26 日。最严重的地震（5.8 级）发生在 3 月 27 日，并在短时间内引发了许多较小的余震。当时，该地区有一个由 100 个地震仪组成的密集网络。该网络是为"佩德纳莱斯地震断裂带俯冲断层高分辨率成像"（简称 HIPER）近海实验而建立的。研究人员利用 HIPER 试验提供的异常详细的数据，并利用人工智能技术，以极高的分辨率绘制了 1500 多次地震及其各自在 15 至 20 公里深处的断层平面图。第一作者、来自 KIT 地球物理研究所（GPI）的 Caroline Chalumeau 博士说："我们观察到，地震的震级发生在原发区域（即所谓的主震）和次生区域（即余震）。在原发区域内，我们观察到地震发生在几个不同的断层面上，而且往往相互重叠。在一些地方，出现了平行的地震活动平面，而在另一些地方，只有单一的地震活动平面"。地震的平行性与具体深度无关。GPI 的安德烈亚斯-里特布洛克（Andreas Rietbrock）教授说："有迹象表明，以前那种认为应力是由沿单一断层面的单一强震释放出来的观点可能已经成为过去。相反，我们更应该谈论的是在一次地震中一系列断裂释放的断层网络"。对厄瓜多尔地震系列的分析还提供了有关余震的新见解。Chalumeau 说，这些余震首先发生在主震震中附近，然后逐渐向其他方向传播。她由此得出结论，余震在该地区的传播主要受余震滑动控制。德国地球物理学和天文学研究中心的 Onno Oncken 教授说："通过这项工作，Caroline Chalumeau 的团队首次展示了地震板块边界的清晰地震学图像。一方面，它证实了现有的地质观测结果，另一方面，它成功地用一种新方法解释了余震的传播。因此，以前关于流体扩散导致余震等假设被推翻了"。"研究结果对于评估俯冲带的地震风险也非常重要。"安德烈亚斯-里特布洛克说："这项研究将影响未来的地震建模，同时也会影响无地震滑动建模，即没有地震的板块运动。"编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

NASA的PACE卫星传回的数据正重新定义我们对地球气候和海洋的看法

NASA的PACE卫星传回的数据正重新定义我们对地球气候和海洋的看法 美国国家航空航天局的 PACE（浮游生物、气溶胶、云层、海洋生态系统）航天器在地球上空运行。图片来源：NASA GSFC浮游生物、气溶胶、云层和海洋生态系统（PACE）卫星于 2 月 8 日发射升空，经过数周的航天器和仪器在轨测试，以确保其正常运行和数据质量。这项任务正在收集数据，公众现在可以访问 年 2 月 28 日，OCI 卫星发布的第一张图像显示了南非海岸附近海洋中这些微小海洋生物的两个不同群落。图像中央部分显示的是粉红色的 Synechococcus 和绿色的 picoeukaryotes。图片左侧显示的是海洋的自然色彩，右侧显示的是叶绿素-a 的浓度，叶绿素-a 是一种光合色素，用于识别浮游植物的存在。图片来源：美国国家航空航天局PACE 数据将使研究人员能够研究海洋中的微观生命和空气中的微粒，从而加深对渔业健康、有害藻类大量繁殖、空气污染和野火烟雾等问题的了解。利用 PACE，科学家还可以研究海洋和大气是如何相互作用并受到气候变化的影响的。美国国家航空航天局局长比尔-纳尔逊（Bill Nelson）说："这些令人惊叹的图像进一步推动了美国国家航空航天局保护地球家园的承诺。PACE的观测将使我们更好地了解我们的海洋和水道以及以它们为家的微小生物是如何影响地球的。从沿海社区到渔业，NASA正在为所有人收集关键的气候数据。""PACE任务的第一道曙光是我们为更好地了解我们不断变化的地球而持续努力的一个重要里程碑。地球是一个水行星，但我们对月球表面的了解却比对我们自己的海洋还要多。美国宇航局地球科学部主任卡伦-圣杰曼（Karen St. Germain）说："PACE是几项关键任务之一，包括SWOT和我们即将进行的NISAR任务，这些任务正在开启地球科学的新时代。"PACE 的 OCI 仪器还收集可用于研究大气状况的数据。这幅 OCI 图像的前三幅描绘了从北非飘入地中海的尘埃，显示了科学家们过去利用卫星仪器收集到的数据真彩图像、气溶胶光学深度和紫外线气溶胶指数。下面两张图片展示了新的数据，这些数据将帮助科学家创建更精确的气候模型。单散射反照率（SSA）显示了散射或吸收光的比例，将用于改进气候模型。气溶胶层高度（Aerosol Layer Height）显示气溶胶在地面或大气层中的位置，有助于了解空气质量。资料来源：NASA/UMBC这颗卫星的海洋色彩仪器由位于马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心建造和管理，它通过紫外线、可见光和近红外线光谱观测海洋、陆地和大气层。以前的海洋色彩卫星只能探测到少数几种波长，而 PACE 能探测到 200 多种波长。有了这一广泛的光谱范围，科学家就能识别浮游植物的特定群落。不同的物种在生态系统和碳循环中发挥着不同的作用大多数是良性的，但有些对人类健康有害因此区分浮游植物群落是该卫星的一项关键任务。PACE 的两台多角度偏振仪 HARP2 和 SPEXone 可以测量云层和大气中微小颗粒反射的偏振光。这些微粒被称为气溶胶，从灰尘、烟雾到海雾等等。这两种偏振计在功能上具有互补性。SPEXone由荷兰空间研究所（SRON）和荷兰空中客车公司（Airbus Netherlands B.V.）制造，将在五个不同的视角下以高光谱分辨率观测地球探测彩虹的所有颜色。马里兰大学巴尔的摩郡分校（UMBC）建造的 HARP2 将以 60 个不同的视角观测四种波长的光。PACE上的SPEXone偏振计仪器提供的早期数据显示了2024年3月16日日本上空和2024年3月6日埃塞俄比亚上空对角线范围内的气溶胶。在上两幅图中，浅色代表偏振光的比例较高。在底部面板中，SPEXone 数据被用来区分细气溶胶（如烟雾）和粗气溶胶（如灰尘和海雾）。SPEXone 数据还可以测量气溶胶对太阳光的吸收程度。在埃塞俄比亚上空，数据显示大部分细颗粒吸收了太阳光，这是典型的生物质燃烧产生的烟雾。在日本，也有细气溶胶，但没有同样的吸收。这表明东京的城市污染被吹向海洋，并与海盐混合。SPEXone 偏振观测结果显示在 PACE 的另一个仪器 OCI 拍摄的真彩背景图像上。资料来源：SRON有了这些数据，科学家们将能够测量云的特性这对了解气候非常重要并监测、分析和识别大气气溶胶，从而更好地向公众通报空气质量。科学家还将能够了解气溶胶如何与云相互作用并影响云的形成，这对于创建精确的气候模型至关重要。2024年3月11日，PACE的HARP2偏振仪拍摄到南美洲西海岸上空云层的早期图像。偏振仪数据可用于确定构成云虹的云滴的信息，云虹是由云滴而不是雨滴反射的阳光产生的彩虹。科学家们可以了解云层对人为污染和其他气溶胶的反应，还可以利用这些偏振测量数据测量云滴的大小。资料来源：UMBC"二十多年来，我们一直梦想着能获得类似PACE的图像。终于看到了真实的东西，这真是超现实。"NASA戈达德的PACE项目科学家杰里米-韦德尔（Jeremy Werdell）说。"所有三个仪器的数据质量都非常高，我们可以在发射两个月后开始公开发布这些数据，我为我们的团队能够做到这一点而感到自豪。这些数据不仅会对我们的日常生活产生积极影响，为空气质量和水生生态系统的健康提供信息，而且还会随着时间的推移改变我们对地球家园的看法。"PACE 任务由美国航天局戈达德分局管理，该分局还建造并测试了航天器和海洋颜色仪器。超角彩虹偏振仪 2 号（HARP2）由巴尔的摩郡马里兰大学设计和制造，行星探测光谱偏振仪（SPEXone）由荷兰空间研究所、空中客车防务公司和荷兰航天公司牵头的荷兰财团开发和制造。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

探测火星地震是发现火星地下深处隐藏水的新方法

探测火星地震是发现火星地下深处隐藏水的新方法 研究人员正在探索利用来自火星地震的地震电波信号探测火星地下水的可能性，这种方法受到地球上类似技术的启发，但针对火星的独特条件进行了调整。这种捕捉地震波穿过含水层时产生的电磁信号的方法可以揭示火星地表深处隐藏的水源，有可能彻底改变我们对火星上的水及其分布的认识。图片来源：NASA/JPL-Caltech美国国家航空航天局/JPL-加州理工学院如果火星上现在有液态水的话，可能会因为埋藏太深而无法用地球上的传统方法探测到。不过，宾夕法尼亚州立大学的科学家们认为，一种涉及分析火星地震（火星上的地震）的新技术可能会带来突破。地震穿过地下蓄水层时，会产生电磁信号。在发表于《行星研究》（JGR Planets）的一项研究中，研究人员展示了这些信号如何可能揭示火星地表下几英里处是否有水。主要作者诺兰-罗斯（Nolan Roth）是宾夕法尼亚州立大学地球科学系的一名博士候选人，他认为这种方法可以为分析未来的火星任务数据铺平道路。美国国家航空航天局（NASA）的"洞察"（InSight）火星着陆器拍摄的最后一张照片显示，2022 年，着陆器上的地震仪在这颗红色星球的表面工作。一个科学家小组建议，利用着陆器上的地震仪和磁力仪的数据，可以帮助揭示火星地表深处是否存在液态水。图片来源：NASA/JPL-Caltech火星地震探测地下水的潜力罗思说："科学界有一种理论，认为火星曾经有海洋，在其历史进程中，所有的水都消失了。但有证据表明，一些水被困在地表下的某个地方。只是我们还没有找到。我们的想法是，如果我们能找到这些电磁信号，那么我们就能找到火星上的水。"如果科学家想在地球上找到水，他们可以使用地面穿透雷达等工具来绘制地下地图。但科学家们说，这种技术在地表下数英里处无效，而火星上的水可能就在这个深度。相反，研究人员建议采用一种新颖的地震电法，这是一种较新的技术，用于非侵入性地描述地球地下的特征。当地震波穿过地下含水层时，岩石和水运动方式的差异会产生电磁场。研究人员表示，地表的传感器可以听到这些信号，从而揭示含水层的深度、体积、位置和化学成分等信息。火星地震信号的优势罗思说："如果我们聆听在地表下移动的火星地震，如果它们穿过水，就会产生这些奇妙、独特的电磁场信号。这些信号可以诊断出火星上目前的、现代的水"。在水资源丰富的地球上，使用这种方法识别活跃的含水层具有挑战性，因为即使在含水层之外的地下也有水存在，当地震波穿过地层时会产生其他电信号。科学家们说，必须将这种背景噪声与含水层信号分离，才能准确识别和描述含水层。宾夕法尼亚州立大学地球科学副教授、罗斯的顾问和合著者朱铁元说："在火星上，近地表肯定是干燥的，不需要这样的分离。与地球上经常出现的地震电波信号不同，火星表面自然地消除了噪音，暴露出有用的数据，使我们能够确定几个含水层的特性"。在研究中模拟火星地下研究人员创建了一个火星地下模型，并添加了含水层，以模拟地震电法的性能。他们发现，他们可以成功地利用这项技术分析含水层的细节，包括含水层的厚度或厚度，以及含盐量等物理和化学特性。罗斯说："如果我们能够理解这些信号，我们就能回过头来描述含水层本身的特征。这将为我们提供比以往任何时候都更多的制约因素，帮助我们了解今天火星上的水以及它在过去 40 亿年中的变化情况。这将是向前迈出的一大步。"利用火星上的现有数据和工具罗斯说，未来的工作将令人惊讶地涉及分析已经在火星上收集到的数据。美国国家航空航天局于2018年发射的"洞察"号着陆器向火星运送了一个地震仪，该地震仪一直在监听火星地震并绘制地下地图。然而，地震仪很难将水与气体或密度较低的岩石区分开来。不过，这次任务还包括一个磁力计，作为帮助地震仪的诊断工具。科学家们说，将磁力计和地震仪的数据结合起来，可以发现地震电波信号。研究人员说，在未来的美国国家航空航天局任务中派出专门的磁强计进行科学实验，可能会取得更好的结果。"这不应该仅限于火星例如，这项技术有潜力测量木星卫星上冰海洋的厚度。"我们想向社会传递的信息是，有这样一种前景广阔的物理现象过去较少受到关注可能在行星地球物理学方面具有巨大的潜力"。编译自/scitechdaily ... PC版： 手机版：

革命性的元光学设备和尖端计算成像算法改变了热成像技术的运用

革命性的元光学设备和尖端计算成像算法改变了热成像技术的运用 "我们的方法克服了传统光谱热成像仪的难题，传统热成像仪由于依赖于大型滤光轮或干涉仪，通常都比较笨重和精密，"研究团队负责人、来自普渡大学的祖宾-雅各布（Zubin Jacob）说。"我们将元光学设备和尖端计算成像算法结合起来，创造出一种既紧凑又坚固，同时还具有大视场的系统。"在光学出版集团的高影响力研究期刊《光学》（Optica）上，作者介绍了他们的新型光谱偏振分解系统，该系统利用一叠旋转元表面将热光分解为光谱和偏振成分。这样，除了传统热成像技术获取的强度信息外，成像系统还能捕捉热辐射的光谱和偏振细节。研究人员的研究表明，新系统可与商用热像仪配合使用，成功地对各种材料进行分类，而这对于传统热像仪来说通常是一项具有挑战性的任务。这种方法能够根据光谱偏振特征区分温度变化和识别材料，有助于提高包括自动导航在内的各种应用的安全性和效率。旋转元表面堆栈可将热光分解为光谱和偏振成分。研究人员将元表面堆栈与传统的长波红外摄像机和计算成像算法相结合，创建了一个紧凑而强大的光谱热成像系统。本文第一作者、普渡大学博士后研究员王学吉说："传统的自主导航方法主要依赖于 RGB 摄像机，而这种摄像机在光线不足或天气恶劣等恶劣条件下难以发挥作用。与热辅助探测和测距技术相结合，我们的光谱偏振热像仪可以在这些困难的情况下提供重要信息，比 RGB 或传统热像仪提供更清晰的图像。一旦我们实现了实时视频捕捉，该技术就能大大提高场景感知能力和整体安全性。"用更小的相机做更多的事情长波红外光谱偏振成像对于夜视、机器视觉、痕量气体传感和热成像等应用至关重要。然而，当今的光谱极坐标长波红外成像仪体积庞大，光谱分辨率和视场有限。为了克服这些限制，研究人员转向大面积元表面能以复杂方式操纵光线的超薄结构表面。在设计出具有定制红外响应的旋转色散元表面后，他们开发出了一种制造工艺，可以利用这些元表面制造出适合成像应用的大面积（直径 2.5 厘米）旋转设备。由此产生的旋转堆栈尺寸小于 10 x 10 x 10 厘米，可与传统红外摄像机配合使用。"将这些大面积元光学设备与计算成像算法相结合，有助于高效地重建热辐射光谱。这使得光谱极坐标热成像系统比以前的系统更加紧凑、坚固和有效"。利用热成像技术对材料进行分类为了评估他们的新系统，研究人员使用各种材料和微结构拼出了"普渡大学"字样，每种材料和微结构都具有独特的光谱极坐标特性。利用该系统获取的光谱极坐标信息，他们准确地区分了不同的材料和物体。他们还证明，与传统热成像方法相比，该系统的材料分类准确性提高了三倍，凸显了该系统的有效性和多功能性。研究人员说，这种新方法对于需要详细热成像的应用尤其有用。"例如，在安全领域，它可以通过检测隐藏在人身上的物品或物质来彻底改变机场系统，王学吉说。"此外，其紧凑坚固的设计增强了其在不同环境条件下的适用性，使其特别有利于自主导航等应用"。除了利用该系统实现视频捕捉之外，研究人员还在努力提高该技术的光谱分辨率、传输效率以及图像捕捉和处理速度。他们还计划改进元表面设计，以实现更复杂的光操作，从而获得更高的光谱分辨率。此外，他们还希望将该方法扩展到室温成像，因为元表面堆栈的使用限制了该方法对高温物体的应用。他们计划利用改进的材料、元表面设计和抗反射涂层等技术来实现这一目标。编译自/ScitechDaily ... PC版： 手机版：

NASA开发的创新型红外传感器提高了地球和空间成像的分辨率

NASA开发的创新型红外传感器提高了地球和空间成像的分辨率 戈达德工程师 Murzy Jhabvala 拿着他的紧凑型热成像仪技术的核心部件一种高分辨率、高光谱范围的红外传感器，适用于小型卫星和前往其他太阳系天体的任务。资料来源：美国国家航空航天局这些相机配备了高灵敏度、高分辨率的应变层超格传感器，这些传感器最初是由美国宇航局位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心开发的，由内部研究与开发（IRAD）计划资助。由于设计紧凑、重量轻、用途广，Tilak Hewagama 等工程师可以根据不同的科学应用对它们进行定制。增强的传感器功能Hewagama 说："将滤光片直接连接到探测器上，消除了传统镜头和滤光片系统的巨大质量。这使得低质量的仪器拥有了一个紧凑的焦平面，现在可以使用更小、更高效的冷却器进行红外探测。小型卫星和任务可以从其分辨率和精确度中获益。"工程师 Murzy Jhabvala 在马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心领导了最初的传感器开发工作，并领导了今天的滤波器集成工作。Jhabvala 还领导了国际空间站上的"紧凑型热成像仪"实验，该实验展示了新传感器技术如何在太空中生存，同时也证明了其在地球科学领域的重大成功。通过两个红外波段捕捉到的1500多万张图像为发明者贾巴拉、NASA戈达德同事唐-詹宁斯（Don Jennings）和康普顿-塔克（Compton Tucker）赢得了2021年年度发明奖。2019 年和 2020 年，紧凑型热成像仪在国际空间站上捕捉到了澳大利亚异常严重的火灾。凭借其高分辨率，它探测到了火锋的形状和位置，以及火锋距离居民区有多远这些信息对急救人员至关重要。资料来源：美国国家航空航天局地球和空间观测的突破这次试验获得的数据提供了有关野火的详细信息，让人们更好地了解了地球云层和大气层的垂直结构，并捕捉到了由地球陆地特征引起的上升气流，这种上升气流被称为重力波。这种突破性的红外传感器利用层层重复的分子结构与单个光子（或光的单位）相互作用。这种传感器能以更高的分辨率分辨更多波长的红外线：从轨道上看，每个像素的分辨率为 260 英尺（80 米），而目前的热像仪的分辨率为 1000 至 3000 英尺（375 至 1000 米）。这些热量测量相机的成功吸引了美国国家航空航天局地球科学技术办公室（ESTO）、小企业创新与研究以及其他计划的投资，以进一步扩大其覆盖范围和应用。Jhabvala和NASA的先进陆地成像热红外传感器（ALTIRS）团队正在为今年的激光雷达、高光谱和热成像仪（G-LiHT）机载项目开发六波段版本。他说，这种首创的相机将测量地表热量，并能以高帧频进行污染监测和火灾观测。新一代火灾成像技术美国国家航空航天局戈达德地球科学家道格-莫顿（Doug Morton）领导了一个 ESTO 项目，开发用于野火探测和预测的紧凑型火灾成像仪。莫顿说："我们不会看到更少的火灾，因此我们正试图了解火灾在其生命周期中是如何释放能量的。这将帮助我们更好地理解在一个越来越易燃的世界中火灾的新特性。"CFI 将同时监测释放更多温室气体的最热火灾和产生更多一氧化碳以及烟雾和灰烬等空气传播颗粒的较冷、燃烧的煤炭和灰烬。莫顿说："在安全和了解燃烧释放的温室气体方面，这些都是关键因素。"莫顿的团队设想，在对火情成像仪进行机载测试后，他们将装备一个由 10 颗小型卫星组成的舰队，每天提供更多的火情图像，从而提供全球火情信息。他说，结合下一代计算机模型，"这些信息可以帮助森林服务和其他消防机构预防火灾，提高前线消防员的安全，保护火灾路径上居民的生命和财产安全"。探测地球内外的云层美国国家航空航天局戈达德地球科学家吴栋说，该传感器装有偏振滤光片，可以测量地球高层大气云层中的冰颗粒是如何散射和偏振光的。吴说，这一应用将补充美国国家航空航天局的浮游生物、气溶胶、云层和海洋生态系统（PACE）任务，该任务在上个月早些时候揭示了其首批光图像。两者都测量光波的偏振方向与红外光谱不同部分的传播方向的关系。他解释说："PACE偏振计监测可见光和短波红外光。这项任务将重点关注白天观测到的气溶胶和海洋颜色科学。在中波和长波红外波段，新的红外偏振计将从白天和夜间观测中捕捉云层和表面特性。"在另一项工作中，Hewagama 正在与 Jhabvala 和 Jennings 合作，加入线性可变滤光片，以提供红外光谱中更多的细节。这些滤光片可以显示大气分子的旋转和振动以及地球表面的成分。行星科学家卡莉-安德森（Carrie Anderson）说，这项技术也能让前往岩质行星、彗星和小行星的任务受益匪浅。她说，他们可以识别土星卫星恩克拉多斯（Enceladus）巨大羽流中释放出的冰和挥发性化合物。"它们本质上是冰的喷泉，"她说，"当然是冷的，但发出的光在新红外传感器的探测范围之内。在太阳的背景下观察这些羽流，可以让我们非常清楚地识别它们的成分和垂直分布。"编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

NASA对地球河流进行的新的全球核算揭示了大量用水的“指纹”

NASA对地球河流进行的新的全球核算揭示了大量用水的“指纹” 科罗拉多河蜿蜒流经美国 7 个州，为 4000 多万人供水，其中包括国际空间站上一名宇航员拍摄的犹他州东南部地区。美国国家航空航天局（NASA）领导的一项研究将科罗拉多河流域确定为人类用水密集的地区。资料来源：美国国家航空航天局研究结果还突出显示了因大量用水而枯竭的地区，包括美国的科罗拉多河流域、南美洲的亚马逊河流域和南部非洲的奥兰治河流域。这项研究最近发表在《自然-地球科学》（Nature Geoscience）杂志上，美国国家航空航天局（NASA）南加州喷气推进实验室（Jet Propulsion Laboratory）的研究人员采用了一种新颖的方法，将溪流测量数据与全球约 300 万条河段的计算机模型相结合。科学家们估计，从 1980 年到 2009 年，地球河流的平均总水量为 539 立方英里（2246 立方公里）。这相当于密歇根湖水量的一半，约占所有淡水总量的 0.006%，而淡水总量本身就占全球总量的 2.5%。尽管河流的水量只占地球总水量的一小部分，但从人类最早的文明开始，河流就对人类至关重要。美国国家航空航天局（NASA）领导的一项研究将溪流测量数据与 300 万个河段的计算机模型结合起来，绘制了一幅地球河流含水量的全球图景。据估计，亚马逊河流域的水量约占世界河水总量的 38%，是所评估的所有水文地区中最多的。资料来源：美国国家航空航天局JPL的塞德里克-戴维（Cédric David）是这项研究的合著者之一，他说，尽管研究人员多年来对从河流流入海洋的水量进行了无数次估算，但对河流总蓄水量（即储水量）的估算却很少，而且更加不确定。他将这种情况比作在不知道余额的情况下从支票账户中支出。戴维说："我们不知道账户里有多少水，而人口增长和气候变化使问题变得更加复杂。我们可以做很多事情来管理水资源的使用，确保每个人都有足够的水，但首要问题是：到底有多少水？这是其他一切问题的根本所在。"论文中的估计值最终可与国际地表水和海洋地形（SWOT）卫星的数据进行比较，以改进人类对地球水循环影响的测量。SWOT 卫星于 2022 年 12 月发射，它正在绘制全球水域的海拔高度图，河流高度的变化为量化蓄水和排水提供了一种方法。研究发现，亚马逊河流域是河流蓄水最多的地区，蓄水量约为 204 立方英里（850 立方公里），约占全球蓄水量的 38%。同一流域也是向海洋排放水量最多的地区：每年 1629 立方英里（6789 立方公里）。这占全球向海洋排出水量的 18%，从 1980 年到 2009 年，平均每年向海洋排出 8975 立方英里（37411 立方公里）的水量。美国国家航空航天局（NASA）领导的这项研究估算了 300 万个河段的流量，确定了世界各地人类用水量大的地方，包括科罗拉多河、亚马逊河、奥兰治河和墨累-达令河流域的部分地区，此处显示为灰色。资料来源：美国国家航空航天局虽然河流不可能出现负排量，这项研究的方法不考虑上游流量，但为了便于核算，某些河段的出水量有可能少于入水量。研究人员在科罗拉多河、亚马逊河、奥兰治河流域以及澳大利亚东南部的墨累-达令河流域的部分地区就发现了这种情况。这些负流量大多表明人类大量用水。第一作者伊丽莎-柯林斯（Elyssa Collins）说："我们在这些地方看到了水资源管理的痕迹。"几十年来，对地球河流总水量的估计大多是对 1974 年联合国数据的改进，没有任何研究能说明水量是如何随时间变化的。戴维说，由于缺乏对世界河流的观测，特别是对远离人类居住区的河流的观测，因此很难得出更好的估计数字。另一个问题是，监测大河水位和流量的溪流测量仪比监测小河的要多得多。对陆地径流流入河流的雨水和融雪的估计也存在很大的不确定性。这项新研究的出发点是，流入和流经河流系统的径流量应与下游测量仪测量到的径流量大致相等。研究人员发现，三个地表模型模拟的径流量与约 1000 个地点的水尺测量值不一致，于是他们使用水尺测量值来修正模拟的径流量。然后，他们在利用陆地高程数据和太空图像（包括美国国家航空航天局的航天飞机雷达地形图任务）绘制的高分辨率全球地图上建立了河流径流模型。这种方法得出了排泄率，用来估算单条河流和地球上所有河流的平均和每月蓄水量。使用统一的方法可以对不同地区的流量和人类缩减进行比较。柯林斯现在是北卡罗来纳大学教堂山分校的博士后研究员，他说："这样我们就能看到世界上哪里储存的河水最多，或者哪里从河流排入海洋的水量最大。"编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：