从太空进行测量
卫星在其轨道上进行一系列测量，其中一些测量可用于确定地球上的水资源。
例如，土壤湿度是利用土壤发射的微波辐射来测量的。微波可以不发生任何变化地穿透云层，因此即使在阴天和下雨天气也可以进行测量。图1显示了SMAP（土壤湿度主动被动）卫星测量的土壤湿度。然而，SMAP 仅测量土壤上层几厘米的土壤湿度。因此，例如关于地下水位高度的陈述是无法做出的。
图1：2015年4月22日SMAP卫星测量的平均土壤湿度
图 1：2015 年 4 月 22 日 SMAP 卫星测量的平均土壤湿度（来源：NASA/JPL-Caltech/GSFC）
卫星还可以测量湖泊的水位并对其变化做出报告。这在没有测量站的情况下特别有用。
利用地球引力测量水资源可用性
我们还可以依据地球引力的变化来估算全球水资源的可用性。 GRACE 和 GRACE-FO（重力恢复和气候实验-后续）任务采用了这种测量方法。
测量原理是确定由于水团（湖泊、地下水以及冰川）的变化而随时间发生的地球重力场偏差。水循环和大气环流不断地将大量的水分配到全球各地，导致地球引力在局部地区发生非常微小的变化。这些变化的数量级为 10-8 ms^-2，因此比平均引力常数 g = 9.81 ms^-2 小十亿倍。然而，这些微小的变化足以影响卫星的轨道，特别是如果它们位于低地球轨道（GRACE 和 GRACE-FO 卫星为 500 公里）。
例如，地球上某个区域的质量偏差高于平均水平，就像大雨过后的情况一样，该位置的引力会更强。这导致飞越该区域的卫星的轨迹发生细微变化：卫星在接近该区域时会受到更大的引力，最初导致加速（图 2 中的 新西兰 WhatsApp 号码 红色轨迹），随后速度降低（图 2 中的蓝色轨迹）。相反，对于缺水地区（例如干旱时期），这意味着卫星在飞过该地区时会先减速，然后加速。
图2：GRACE任务的测量原理
图 2：GRACE 任务的测量原理（来源：Humphrey 等人，2023 年，《地球物理学调查》）
第一次 GRACE 任务（2002 年 – 2017 年）由两颗孪生卫星组成，它们绕地球运行，距离地球 220 公里。通过两颗卫星之间距离的变化可以推导出地球表面质量的变化。利用微波雷达连续测量 什么是电子商务会计？您需要一个吗？ 颗卫星之间的距离变化，精度约为每秒1微米。这就像测量洛桑和米兰之间的距离，其精度相当于人体红细胞的厚度。在随后的 GRACE-FO 任务中，由于采用了新的所谓激光干涉仪，这一精度提高了 200 倍。
记录数据后，必须首先进行处理，因为必须减去大 印度尼西亚号码列表 气或潮汐引起的质量变化。这样就能生成数据集，记录全球水资源的变化。通过这种方式，可以监测包括地下水在内的整个水循环的短期和长期变化，因为只测量质量变化。但这种方法只能检测到发生在较大空间尺度上的大质量变化（即至少在3至4倍瑞士面积的范围内）。
图3是2012年11月的水资源偏差情况，格陵兰岛的冰川融化、印度西北部地下水位的下降、里海的海平面的下降等现象清晰可见。季节性波动也变得明显，例如由于季风，西非的水储量大幅增加。
卫星观测到的水资源变化有几个原因：气候变化、水资源管理和自然波动会对当地的水资源供应产生很大影响。