在新墨西哥州，流经阿尔伯克基的格兰德河流量仅为正常流量的四分之一。该州西南部干旱的牧场和草地都被农业部评为状况不佳。
根据周四发布的美国干旱监测报告，该州 45% 的地区正遭受“极度”干旱，是全国最严重的。类似的情况也存在于南部大平原的大部分地区。
在这样的时期，当河流和灌溉渠干涸，降雨不足时，农民和牧场主会转向地表下的地下水来浇灌他们的庄稼和牧场。
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由于持续的干旱几乎已成为美国大部分农业用地的一种生活方式，农业这根“稻草”正在吸取越来越多的地下水。
虽然一些地区暂时摆脱了干旱的困境，但总的来说，自上次大自然带来充分补充所需的雨雪以来已经过去了一段时间。
根据上周发表在《科学》杂志上的一篇论文，这导致美国南部一半地区，从西弗吉尼亚州到加利福尼亚州，自 2003 年以来地下水显著减少。
全球性问题
科学家和地下水观察者之所以能够部分地看到全国范围内的这种变化，是因为一个名为 NASA 重力恢复和气候实验 (GRACE) 的卫星项目，这是一项引人入胜的努力，能够测量地表下水量的变化。
在这篇论文中，加州大学欧文分校水文建模中心主任 Jay Famiglietti 和 NASA 戈达德太空飞行中心水文科学实验室主任 Matthew Rodell 回顾了 GRACE 项目的一些成就，并呼吁继续对该项目进行投资，以改善美国和全球的地下水资源管理。
Famiglietti 说：“美国目前正面临着非常可怕的局面，坦率地说，我认为很多人都没有意识到。” “我指的是地下水迅速枯竭。”
在 Famiglietti 的论文中，有一张美国彩色地图，颜色都是蓝色、绿色、黄色和红色。在南部地区，密集的红色像素表示从 2003 年到 2013 年总的水量损失大于增加的地方。
有很多这样的地方。
虽然在地方层面，一些水资源管理者可能知道他们的地下水或蓄水层正在枯竭，但 Famiglietti 强调了 GRACE 卫星的独特能力，它能够看到全国甚至全球地下水的情况。
这位研究人员正在绘制全球地下水枯竭地图，并表示他在美国看到的情况与全球趋势相符，即干旱和半干旱地区的地下水正在流失，而北部纬度和热带地区正在变得更加潮湿。
感知引力的差异
美国宇航局的罗德尔解释说，与大多数通过观察上方地球部分来收集数据的卫星不同，GRACE 并不算“看到”，而是“感觉到”引力的影响。这种独特的方法使其能够跟踪地下水。
这项任务实际上是一对双胞胎卫星，它们不断测量彼此之间的距离，大约 100 英里，“精确到红细胞的大小”，他说。
当它们在地球上方 285 英里处飞行时，卫星会通过加速或减速来响应地球引力场的颠簸。前导的 GRACE 卫星首先响应，另一颗卫星在几秒钟后响应，导致它们之间的距离发生变化。
例如，山脉的引力会导致每颗卫星先加速，然后在经过时减速。如果那座山上有雪，卫星的反应会更强烈，起初加速更多，然后在经过时减速更多。
罗德尔说：“水很重，因此雪、地下水、土壤湿度和地表水会影响 GRACE 卫星的轨道，足以使用卫星间测距 [分离] 测量来检测到。”
这些信息，以及来自卫星上的 GPS 仪器和加速度计的测量结果，这些信息说明了与地球引力场无关的运动，都被组合在超级计算机中，每月创建一张新的地球引力场地图。
其他影响引力的因素，如海洋和大气层，都被减去，新地图与平均地图之间的差异使科学家能够看到地球上从奥加拉拉蓄水层到格陵兰冰原的水位高于或低于正常水平的地方。
内布拉斯加大学林肯分校国家干旱缓解中心的氣候學家马克·斯沃博达说，每周四更新的、提供全国干旱情况的干旱监测报告使用了 GRACE 数据。
斯沃博达说，GRACE 以三种方式帮助干旱监测报告的工作人员。它为他们提供了全国范围的覆盖，即使在他们缺乏地面数据收集的地区；它可以看到土壤湿度，这是一个相对监测不充分但又是干旱的关键组成部分；并且它可以看到地下水。
斯沃博达说，地下水“受到的监测甚至更少”。
看到其他人看不到的东西
“GRACE 使我们能够深入得多。它穿过土壤层一直到达地下水表，”他说。
虽然该计划非常有用，但它也存在局限性。
尽管卫星之间的测量非常精细，但由于必须减去和考虑所有其他因素，它的分辨率仅精确到大约 150,000 平方公里，面积大约相当于伊利诺伊州。
这在河流流域层面上仍然有用，但 Famiglietti 希望看到这个数字减少到大约 50,000 平方公里，也许在定于 2017 年发射的下一版 GRACE 卫星上实现。
不过，科学家们表示，更大的问题是，由于处理数据需要时间，这些数据在收集后两到六个月才能获得。
这意味着对于那些希望根据这些数据做出决策的管理人员来说，这些信息的可用性较低。
“尽快获取数据很重要，”Famiglietti 说。“例如，我们可以利用美国南部地区的数据，并利用过去三到四个月发生的情况来预测夏季末的干旱情况。
“但我们现在无法做到这一点，因为我们没有数据，它出来的速度不够快。”
美国宇航局的罗德尔说，这正在进行中，他指出德克萨斯大学的研究员斯里尼瓦斯·贝塔德普尔正在努力将这种延迟缩短到数据收集后的一到两周。
斯沃博达说：“对于任何实时的运营产品来说，每天或每周生产一些东西至关重要。” “这应该是目标。”
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