在末次冰期北美、北欧地区发育巨厚的冰盖，固体地球对盛冰期以来的冰川消融一直进行均衡调整（即地壳回弹，高密度的地幔物质回流），这一地球动力学过程现在严重影响GRACE重力卫星探测该地区的陆地水量变化趋势，因此，虽然GRACE发射超过十年，但在这些地区一直未给出结果。

大地测量与地球动力学国家重点实验室汪汉胜研究员及其负荷学科组，在国家杰出青年科学基金、国家基金创新研究群体科学基金等项目资助下，与加拿大卡尔加里大学胡百卓教授、瑞典国土测量局Holger Steffen博士合作，通过对冰川均衡调整理论进行深入研究，提出了GRACE联合GPS观测网络分离现今水量变化趋势的途径，在北美中部的加拿大三省草原（艾伯塔、萨斯喀彻温和马尼托巴省）、五大湖地区，发现过去十年陆地水量剧增（Fig 1.a），每年增加(43.0±5.0)x吨，在北欧斯堪的纳维亚半岛南部也发现陆地水量增加，每年增加（2.3±0.8）x吨（Fig 2.a）。GRACE 所揭示的水储量变化均为验潮站和井中水位观测所证实（Fig 3.b,d,f），且倾向于支持欧洲的WGHM水文模型（Fig 1.c & Fig 2.c）。最大的水量增加出现在萨斯喀彻温省，每年达20毫米，反映了加拿大草原1999年～2005年发生极端干旱后的水量恢复过程（Fig 3b & Fig. 4）。特别重要的是，这里发现的显著陆地水量上升，意味着冰融水和降水流进海洋的量减少，因此如果用海平面上升评估全球变化，则会低估全球变暖的响应。

2012年12月《自然-地球科学》（Nature Geoscience）上发表了相关成果，题目为“GRACE卫星重力数据揭示北美和斯堪的纳维亚半岛南部水储量增加”（“Increased water storage in North America and Scandinavia from GRACE gravity data”，DOI: 10.1038/NGEO1652），被选为研究亮点（Research highlight），并入选该杂志与同期《自然-气候变化》（Nature Climate Change）共同网络焦点—水资源利用。本文的发表意味着GRACE监测在探测古冰盖地区现今水储量变化取得突破性进展，所给出的途径和结果有利于了解当前知之甚少的区域水储量变化趋势，进一步展示了卫星重力探测地球系统质量变化与迁移的巨大能力。该项研究是对了解地球系统质量变化和迁移，特别是对于全球水循环及其与大气圈、水圈和海洋的交换过程，具有重要创新性贡献，也对水资源利用和海平面上升等研究具有重要意义。

有兴趣的读者可通过电子邮件与作者本人（whs@asch.whigg.ac.cn）联系。

Fig.1 北美近十年陆地水量长期变化

a-GRACE联合GPS数据的途径；b-ICE-5G GIA 模型改正GRACE观测；c-WGHM水文模型；d-GLDAS/Noah水文模型。

Fig.2北欧近十年陆地水量长期变化

a-GRACE联合GPS数据的途径；b-ICE-5G GIA 模型改正GRACE观测；c-WGHM水文模型；d-GLDAS/Noah水文模型。

 

Fig.3 水量趋势峰值区GRACE分离结果与地面观测（b,d,f）水文学模型（a,c,e）之比较

 

Fig.4 加拿大草原马蹄峡谷的干旱情景　

1999-2005年加拿大草原发生大干旱，GRACE 揭示从2002年水量最少以来的水量恢复过程。