北京时间5月23日，两颗美国“重力恢复与气候实验后续”卫星（Gravity Recovery and Climate Experiment Follow-On，以下简称 GRACE-FO）在范登堡空军基地由猎鹰9号火箭发射升空。它们将接替2017年10月退役的两颗GRACE卫星，继续探测地球重力场变化。
地球重力场及其变化，反映了地球内部密度结构和质量的变化。依据GRACE提供的数据，科学家观测到了南北极冰盖融化、喜马拉雅地区冰雪消融、海平面上升，以及全球范围地下水储量的变化。
NASA（美国航空航天局）援引的一项国外研究结果表明，全球大型的地下水存储区域中，有三分之一正在被超采。而这些地区还剩下多少地下水，很长时间内并没有准确数据，也不知道何时会耗尽。从2002年起，GRACE这双“天眼”为全球科学家观测地下水储量提供了可靠的数据，帮助人类看清了地下水的变化。
在中国，多个研究团队均利用了GRACE持续性的观测数据，对华北平原等地下水漏斗区进行了研究。研究结果表明，华北平原每年地下水超采达到60亿-80亿吨，其中大多数为难以恢复的深层地下水。
瑞士地下水专家金士博曾在演讲中发出警告：“华北平原地下水超采的量，大到甚至可以从卫星上监测到。”
金士博从1979年起在中国做地下水有关的工作，那时中国地下水水位还很高，水面离地面很近。而到了上世纪80年代，情况急转直下，当地农民抽地下水灌溉粮食以后，地下水水位以每年0.5到1米的速度下降。此研究主要采用的就是GRACE的监测数据，且是全球最早利用该卫星资料研究华北平原地下水的。
华北平原地下水超采，并不是新问题。但卫星提供了一个全新、准确的观测手段。原环保部和国土资源部发布的《全国地下水污染防治规划（2011-2020年）》显示，截至2011年，华北平原东部深层承压地下水水位降落漏斗面积达7万多平方公里，部分城市地下水水位累计下降达30-50米，局地累计水位下降超过100米，已然成为世界最大的地下水“漏斗区”。
2002年，德美两国合作的卫星发射升空，以两颗卫星编队形式，在距离地面400多公里的轨道上运行。GRACE卫星采用了微波测距技术，当卫星所对的地球重力场发生变化，两个卫星的距离将随之发生轻微改变，时近时远，测量误差小于0.1个微米，相当于头发直径的百分之一。根据两颗卫星的距离变化，研究者可以反演推算出地球重力场发生的改变。而地球重力场变化则是物质迁移导致的，包括水储量、冰川质量、海水质量的变化等。
自第一代GRACE卫星升空后，15年间，全世界的科学家利用GRACE数据进行了持续的地下水储量变化的监测，包括印度北部地区、美国加州中央山谷地区和中东地区等全球著名的地下水“漏斗区”。
华北平原在14万多平方公里的区域上，形成了7万平方公里的大“漏斗”，水资源供需态势之严峻，吸引了全球多国科学家开展研究。据悉，除了微波测距系统外，最新发射升空的GRACE-FO还搭载了激光测距系统，其观测精度达到纳米量级，比微波提升了三个数量级。
在GRACE投入使用之前，传统地下水监测手段包括地面水井监测和水文建模。据冯伟介绍，水井监测的人力物力成本较高，监测范围通常较为有限。且由于多部门分别建有各自的监测站点，数据却没有充分共享，学术界做研究时有时很难拿到数据。而GRACE的一大贡献，就是对深层地下水亏损“贡献度”的揭示。
尽管贡献突出，GRACE也有局限性，主要是受制于观测精度和轨道设计，其分辨率仅为300公里左右，无法提供更高分辨率的区域地下水储量空间变化信息。不过随着GRACE-FO卫星的发射和下一代重力卫星计划的实施，重力卫星有望提供更高时空分辨率的全球重力场模型，拓展重力卫星的水文学应用范围。
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