GRACE衛星是美國國家航空航天局(NASA)跟德國航空中心的合作項目，是觀測地球重力場變化的衛星。通過重力場的變化，科學家能推測出地下水的變化。GRACE衛星於2002年升空後開始將重力數據傳回地球。而在此前十多年，美國測量地下水只是在地球表面進行，包括1383個採用實時聲探的地質調查觀測井，5908個日常讀數的觀測點，再加上對全國數十萬個井、溝、洞穴進行水位測量作為補充。
基本介紹
- 中文名：GRACE衛星
- 外文名：Gravity Recovery and Climate Experiment
- 套用：測試地球重力
- 產自：美國德國合資
- 升空時間：2002年
性能,功能,計算原理,質疑準確性,影響水政治,
性能
GRACE，包含兩個完全相同的衛星，這兩顆衛星將在軌道上相距220公里，並且在距離地面500公里的軌道上運行。衛星上配置的精密科學儀器，能夠精確測量兩顆衛星之間的距離，進而偵測出重力場的變化。
GRACE衛星的大小與小汽車相仿，兩顆衛星相隔約135英里(216公里)，以近極圓軌道運行。它們通過向對方發射微波來校準彼此之間的精確距離，測量誤差不超過人的一根頭髮。
功能
按照最初的構想，GRACE實驗會是大地測量學專家的最愛，可被用來研究地球大小、形狀和旋轉軸變化等。但它們涉及的領域日益廣闊，氣候科學家可以通過它們的數據研究冰層融化，水文學家也意識到能其研究地下含水層。
GRACE衛星能看到冰川、雪地、水庫、地表水、土壤水和地下水的所有變化。它開創了高精度全球重力場觀測與氣候變化試驗的新紀元，也是監測全球環境變化(陸地冰川消融、海平面與環流變化、陸地水量變化、強地震)的有力手段。
計算原理
研究人員表示，重力有兩項迷人的特質。首先就是它的恆常性。地球是一顆十分均勻的球體，重力幾乎在各處都相同。在地球上不同地點，你所量到的體重都差不多。不過，如果你仔細觀察，你會發現其中某些變化。GRACE就是打算對重力場的變化進行非常高精度的測量，這樣的測量對於海洋學家來說十分重要。他們想要知道所見的海洋地形，其中有多少是由重力而非洋流塑造而成。
另一個讓科學家感興趣的特質就是，重力不是永久不變的，而是會隨著時間而改變。例如，地球極區的冰在過去比較多，這些凍的重量讓地球在兩極的方向較為扁平。現在由於部分的冰融化，原本被重壓的陸地反彈而上升，例如加拿大北部就正在上升中。這使得地球變得更接近完美的球體，這點可由重力場的變化而得到印證。因此，地球內部一些極為緩慢的變化的同時也會造成重力場發生變化。重力隨時間的變化正是GRACE所要監測的目標。
通過GRACE精確的測量，人們將能夠得知地下水層的深度，並且實際看到海平面的變化。
質疑準確性
儘管衛星數據顯示地下水出現了危機，政策制定者對這些信號仍然相當謹慎，他們對費米格萊提最近的發現提出質疑。其理由是，GRACE衛星的數據也存在一定的局限。它測量的面積越小，重力數據就越少，如果小於7.5萬平方英里(19.3萬平方公里)的話，要計算出地下水供給的信息就很困難，而加利福尼亞州覆蓋著幾個不同的地下水流域的中心峽谷面積僅為2.2萬平方英里(5.7萬平方公里)。費米格萊提小組計算出了地下水的整體下降，顯示出南部地區圖萊里市周邊的問題最嚴重，而由於當地帝河保護區只有1875平方英里(4856平方公里)左右，所獲的數據太少，還很難詳細描述問題。
NASA噴氣推進實驗室水文學家菲利克斯·蘭德羅對此表示：“儘管可以通過觀測井來了解某個地區的情況，但要把這所有的數據整合在一起卻很困難。對於水資源管理者來說，GRACE衛星給了我們一個大的整體畫面。”而加利福尼亞水機構聯合會成員格雷格·茲洛特尼克說，管理者害怕這一數據在加利福尼亞形成供水短缺拔河戰，並被對手所利用。
影響水政治
費米格萊提1992年首次聽說GRACE重力衛星的時候，水政治學的概念也剛剛興起。在冷戰結束前，要獲得用於綜合性研究目的的數據是不可能的，因為指示地球重力場正常晃動的地圖，可以用於瞄準遠程飛彈而被歸入秘密檔案。
費米格萊提表示，雖然水政治因素可能難以避免，但他的想法卻和水政治無關。衛星顯示了地下水供給正越來越少，他們的任務是確保獲得最優的地下水數據。一旦地下水乾涸，出現水短缺時，他們能收集和發布地球上所有水資源的供給信息。
