用水重量透過 GPS 計算加利福尼亞州的積雪量

更準確、更經濟的積雪測量可以幫助正在與乾旱作鬥爭的州更好地管理水流

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任何曾經為了應對最新的極端天氣事件而將一托盤水搬到地下室的人都知道水很重。

有多重?大約每加侖 8.3 磅。

現在,科學家們開發出一種利用水的重量來測量美國西部山區積雪量的方法。


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在像加利福尼亞州這樣目前正處於嚴重乾旱之中的州,水資源管理者越瞭解山區有多少積雪,他們就能越好地為即將到來的夏季做計劃 (Greenwire)。

關於積雪的更準確資訊可以幫助這些管理者和水文學家計劃如何蓄滿水庫,他們在旱季可能有多少可用水,以及火災季節土壤可能有多幹燥。他們還將更好地掌握水電水庫未來的水位。

積雪“向下推”地球
美國國家航空航天局 (NASA) 噴氣推進實驗室位於加利福尼亞州帕薩迪納市的研究科學家兼地球物理學家唐納德·阿格斯 (Donald Argus) 最近在地球物理研究快報雜誌上發表了一篇研究,概述了這項新技術。

由於水非常重,當地面上有足夠多的雪時,它實際上會壓低地表。

阿格斯說:“積雪和水的重量將地球向下推。“地球下沉最多 12 毫米。”

如果科學家知道夏季陸地的高度,以及積雪覆蓋時的高度,他們就可以利用高度差加上大量的數學計算,來計算山區有多少雪水。

該技術使用遍佈美國西部的密集 GPS 站點網路。這些站點是科學聯盟 UNAVCO 執行的名為 板塊邊界觀測站 專案的一部分。

阿格斯說:“在加利福尼亞州、俄勒岡州、內華達州和華盛頓州有 1000 多個站點。”

科學家們研究了自 2006 年以來這些 GPS 站點的資料。他們計算了每個 GPS 站點在旱季結束時(10 月 1 日)和通常積雪最多的 4 月 1 日之間的高度平均差,並利用該差異來計算需要多少水才能壓低地面。

雖然許多美國人使用手機或汽車上的 GPS 進行導航,但用於這項工作的 GPS 接收器要精確得多,能夠測量幾毫米的位置變化。阿格斯說,由於加利福尼亞州的 GPS 網路非常密集,科學家們能夠獲得大約 50 英里的空間解析度。

新方法補充了其他測量方法
研究人員發現,從夏季到冬季,內華達山脈的水重量差異平均相當於 1.6 英尺的水分佈在 26,000 平方英里的區域上。

水資源管理者已經擁有其他工具來跟蹤美國西部的水量。這些工具包括衛星、水文模型,甚至另一個 NASA 專案,該專案使用飛機和雷射雷達來測量內華達山脈部分地區的積雪 (ClimateWire,2013 年 12 月 10 日)。

但是,空中調查成本高昂,並且只能看到內華達山脈的一部分,而 GPS 網路則廣泛分佈在許多州。

阿格斯說,GPS 資料比用於估計內華達山脈積雪量的一種水文模型準確約 50%,並且與另一種水文模型大致相當。

目前,研究人員能夠在月底後約 10 天得出積雪量的月平均值。然而,他們的目標是更快地做到這一點。

阿格斯說:“我們的想法是使其接近即時可用,並能夠在[水資源管理者]之後一、二、五天內提供給他們。”

經 Environment & Energy Publishing, LLC 許可,轉載自 Climatewire。www.eenews.net, 202-628-6500

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