欧洲缺乏地下水--大量的地下水。自2018年以来，该大陆已经遭受了严重的干旱。格拉茨理工大学大地测量学研究所分析的卫星数据证实了这一点。在整个欧洲大陆，自2018年以来，地下水位一直很低，即使有洪水的极端天气事件暂时给人以不同的印象。

在2019年，中欧的地下水位已经非常低。

Eva Boergens在2020年发表在《地球物理研究通讯》上的一篇文章中记录了这种紧张局势的开始。她在其中指出，在2018年和2019年的夏季，中欧出现了引人注目的水短缺。从那时起，地下水位没有明显上升；水位一直保持在低水平。格拉茨理工大学（TU Graz）大地测量学研究所的Torsten Mayer-Gürr和Andreas Kvas的数据分析表明了这一点。作为欧盟全球基于重力的地下水产品（G3P）项目的一部分，他们利用卫星重力测量法来观察世界地下水资源，并记录了它们在最近几年的变化。

影响深远的后果

这种长期干旱的影响在2022年夏天的欧洲是显而易见的。干涸的河床，缓慢消失的死水，以及随之而来的对自然和人类的众多影响。不仅众多水生物种失去了它们的栖息地，干燥的土壤给农业带来了许多问题，而且欧洲的能源短缺也因此而恶化。法国的核电站缺乏冷却水来产生足够的电力，而水力发电站没有足够的水也无法完成其功能。

格雷斯后续卫星汤姆和杰瑞测量地球上的质量变化。资料来源：NASA - JPL-Caltech

从太空测量地下水

格拉茨理工大学的大地测量学家如何利用来自太空的数据，对地下水库做出准确的陈述？G3P项目的核心是名为Tom和Jerry的双胞胎卫星，它们在极地轨道上围绕地球运行，高度略低于490公里。卫星之间约200公里的距离是很重要的。后面的那颗不能追上前面的那颗，这就是为什么它们参考卡通人物被命名为"汤姆和杰瑞"。

卫星之间的距离正在不断地被精确测量。如果它们飞过一座山，前面的卫星最初会比后面的卫星快，因为它下面的质量增加。一旦过了山，它又会稍微慢下来，但后面的卫星一到山下就会加速。一旦两者都过了山，它们的相对速度就再次确立。这些在大质量上的距离变化是确定地球引力场的主要测量变量，并以微米级的精度确定。作为比较，一根头发的厚度大约是50微米。

所有这些都是在大约每小时30000公里的飞行速度下发生的。因此，这两颗卫星每天要绕地球15圈，这意味着它们在一个月后实现了对地球表面的完全覆盖。这反过来又意味着格拉茨理工大学可以每月提供一份地球的重力图。所需处理和计算工作是相当大的。每五秒钟就有一次距离测量，因此每个月大约有50万次测量。然后研究人员会从中确定重力场图，托尔斯滕-迈尔-居尔介绍说。

然而，重力图还不能确定地下水的数量。这是因为卫星显示了所有的质量变化，并没有对海洋、湖泊或地下水进行区分。这需要与欧盟G3P项目的所有其他合作伙伴合作。Torsten Mayer-Gürr和他的团队提供了总质量，然后从中减去河流和湖泊的质量变化，土壤水分、雪和冰也被减去，最后只剩下地下水。

统计其它要素的质量都有自己的专家，他们在这里贡献他们的数据。这些研究人员分别位于奥地利（格拉茨理工大学、维也纳理工大学、地球观测数据中心EODC）、德国（位于波茨坦的GeoForschungsZentrum GFZ）、瑞士（伯尔尼大学、苏黎世大学）、法国（Collection Localisation Satellites CLS、Laboratoire d'Etudes en Géophysique et Océanographie Spatiales LEGOS、Magellium）、西班牙（FutureWater）、芬兰（芬兰气象研究所）和荷兰（国际地下水资源评估中心IGRAC）。

这一合作的结果表明，欧洲的水状况现在已经变得非常不稳定。Torsten Mayer-Gürr没有想到会有这么大的规模。"几年前，我永远不会想到，在欧洲这里，特别是在德国或奥地利，水会成为一个问题。我们这里的水供应确实出现了问题--我们必须考虑这个问题，"他解释说。在他看来，首先必须能够用数据来记录持续的干旱，并在太空中对此进行持续的卫星任务。

欧洲航天局（ESA）和美国国家航空航天局（NASA）将通过MAGIC（Mass-change And Geoscience International Constellation）项目继续这项研究。格拉茨理工大学将再次参与到数据评估中。

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