内华达山脉积雪如何混淆中央山谷地下水读数
堆积在内华达山脉顶部的数十亿吨积雪可能会导致位于该山脉以西的中央山谷的部分地区下沉——将下沉视为蓄水层枯竭标志的地下水评估变得混乱。斯坦福大学最近的一项研究现在提供了一种方法来解释这种厚重的山区积雪并更准确地测量地下水位。
随着时间的推移，分析基于卫星的地表变化测量已成为监测地下水的一种有前途的方法，例如在农业丰富的中央谷地，那里的农民在干旱年份严重依赖地下水灌溉农作物。但该方法需要清楚地了解任何观察到的海拔变化背后的真实机制。
4 月 28 日发表在《地球物理研究快报》上的这项新研究表明，加利福尼亚雨季期间塞拉利昂堆积的冰雪如何压低谷底，占山谷 60% 检测到的海拔变化的大部分。正如去年冬天以历史方式发生的那样，随着数十甚至数百英尺的降雪在 Sierra 堆积起来，它导致下方山谷的地面下沉了十分之一英寸到一英寸。
尽管科学家们长期以来一直怀疑附近山区的冰雪可能会影响与海拔变化相关的地下水评估，但他们缺乏量化这种影响的方法。“我们首次展示了如何解开、解耦并最终隔离由于地下水位和积雪负荷引起的海拔变化的两种影响，”该研究的主要作者、斯坦福大学地球物理学博士后研究员 Seogi Kang 说。
未能正确考虑积雪负荷的影响可能会导致地下水管理人员低估实际水位，他们的决策越来越多地通过基于海拔的监测方法提供信息。
“由于气候变化，洪水和干旱等极端天气变得越来越普遍，再加上确保地下水资源长期可持续性的挑战，我们为地下水管理者提供最新的技术和见解至关重要，”说研究资深作者罗斯玛丽·奈特 (Rosemary Knight) 是斯坦福多尔可持续发展学院的地球物理学教授。“这项研究是向前迈出的重要一步，为地下水管理人员提供了一种使用卫星数据准确监测中央山谷地下水储量的新方法。”
从高处看
在这项研究中，Kang 和 Knight 仔细研究了五年来使用称为干涉合成孔径雷达 (InSAR) 的技术收集的海拔数据，该技术通过测量雷达信号从一系列精确位置反射回卫星所需的时间来工作在不同的时间在地面上。
随着时间的推移分析这些数据可以揭示有关地下水资源的信息，因为沉积物和粘土的地下层就像海绵一样。如果抽取地下水用于灌溉和饮用水会耗尽含水层，就像挤压海绵一样：海绵层压实并可能导致地表下沉。
用于新研究的 InSAR 数据集几乎涵盖了中央山谷的全部 18,000 平方英里，在 2015 年至 2019 年期间平均每周进行一次测量。分辨率并不完美——每个数据点代表一个区域的海拔高度，大致相当于一个区域足球场——但它比普通的地下水监测方法要好得多，后者涉及在广阔的中央山谷中零星地钻井并每年检查几次读数。
积雪效应
Kang 创建了一个统计机器学习程序，根据数据的时间变化将大量 InSAR 数据筛选到相似的集群中。然后将这些数据与同一时期内华达山脉的月平均积雪数据进行比较。“像这样对数据进行排序使我们能够确定中央山谷的海拔变化主要受水文负荷影响的部分——我们称之为积雪效应——以及哪些部分主要受地下水系统影响，”康说。
总的来说，通过使用 InSAR 数据填补当前地下水监测制度中的主要数据空白，斯坦福大学的研究人员希望他们的方法能够支持和告知地下水管理决策，从何时何地限制抽水到如何最好地分配新的供水基础设施。
“我们吃和享用的大部分食物都来自中央山谷和其他面临重大供水挑战的地方，”康说。“随着对这里发挥作用的水文地球物理学的深入了解，我们可以帮助确保中央谷地的农业生产力保持可持续发展。”
版权声明：本文由用户上传，如有侵权请联系删除！