编者按：随着科学技术的发展，遥感技术正逐渐成为水资源管理的主要信息获取手段。与传统的地面实测相比，用遥感技术监测蒸散发（ET）更为经济、及时，能提供从区域到农田等不同尺度的蒸散发（ET）信息。随着研究工作的深入，已经出现了不少遥感ET技术在水资源管理中的成功应用例子。在GEF海河项目中，引进和吸收国外卫星遥感ET先进技术，研究开发了ETWatch模型，为项目提供了海河流域和16个项目县（市、区）2002-2008年多级分辨率下的不同尺度逐旬遥感蒸散量（ET）数据集，这一数据集同时也被作为加强流域与区域“耗水管理”和制定基于ET控制的农业高效节水规划及水资源与水环境综合管理规划的基础。美国爱达荷州水利局和爱达荷大学水资源系共同开发和执行的名为METRIC的耗水监测项目成果，已在美国11个州的水资源管理部门得到应用，主要用于农业、渔场、森林和湿地保护等，也被用于解决州与州之间长期以来的水事争端，以及农业水资源在爱达荷州灌区之间的调配问题。这一技术成果已获得了美国政府创新奖。下文是世行第十次检查团推荐的，由美国华盛顿邮报专栏作家Kari Lydersen先生编写的遥感技术在美国应用情况的专题报道。现中央项目办翻译并印发各有关单位及有关人员学习参考。

从太空监测水资源消耗——卫星追踪陆面耗水

作者：华盛顿邮报专栏作家  Kari Lydersen

2009年9月14日

在美国西部，水资源管理是一件严峻的事情。当地降雨稀少，属于干旱地区。灌溉农业是该地区的主要产业，而新型住宅群区域在不断地扩展，就是在这样一个复杂的系统中实施水权的分配。

“不能测量就无法管理它”。水资源管理官员如是说。

但是水资源的测量——试图确定究竟有多少水取自河道，又有多少水是从成千上万的水井中抽取出来的——一直不精确，而且费用高昂。

现在，由爱达荷州水利局和爱达荷大学共同开发的一个新工具，正在改变着水资源管理和保护的面貌。该工具能有效地测量从大区域到单个地块的耗水量。

利用卫星遥感数据获取地表温度、结合空气温度和一系列的算法，这种新方法允许政府官员通过蒸散发量来估量某一地块“消耗”了多少水量。蒸散发是由蒸发进入大气的水和植物通过光合作用蒸腾出来的水组成——基本上可以认为是离开陆地表面进入大气的水分的度量。它不是那些通过各种渠道运移或转化到地表，然后很快便返回地下或进入河道中，并可以为其它用户利用的水量。

爱达荷州和其他州的水资源管理机构都认为这是测量水资源消耗量的最佳方式，针对特定对象，它更为精确的估算了”有多少水正从系统中消失”。METRIC模型，即利用高分辨率和内在校准机制制作蒸散发图的模型，始于2000年美国航天局/Raytheon的资助项目，现已被11个州所广泛采用。虽然研究人员也在测量住宅发展项目的蒸发量，但该方法主要应用于农业，渔业、森林、或湿地保护相关的管理中。

“地球上没有足够的水来满足所有的需求，所以我们需要METRIC来精确测定水都消耗到哪里去了”。爱达荷州水利局的地理空间技术经理Tony Morse说：“有多少水用于农业，多少被印第安人预留，本地白杨树消耗掉多少水，又有多少用于其它树木。”

METRIC使用两颗陆地卫星Landsat提供的遥感数据，该卫星每16天过境一次，这意味着除非受到云层干扰，某一指定区域的图像是可以每8天就更新一次的。直到去年底，用户还必须为每一“景”185×185平方公里的数据向美国地质调查局支付600美元的费用。好在从2009年，这些卫星图像开始向公众免费开放，同时也为“谷歌地球”所使用。METRIC的开发者也公开了他们的算法，只是使用人员仍须编写自己的计算机代码。

这些蒸散发或耗水量数据已被用于帮助解决科罗拉多州和堪萨斯州之间长达一个世纪的关于阿肯色河的用水争论，及爱达荷州灌区之间的用水争端。而在此前，官员必须通过水井泵抽水记录和用电量来估算每个灌区的用水量。水资源管理人员声称，这一数据有助于解决和避免诉讼。

“该工具可以使怀俄明州和科罗拉多州各自独立地核实加利福尼亚州正发生的事情”，西部国家水利委员会执行主任Tony Willardson说：“科罗拉多州自然资源局的人驾车来加利福尼亚州查看他们的用水量很可能是不安全的。”

在俄勒冈州，利用METRIC数据协助科学家们与牧场主合作，通过不向某些牧场灌溉的方式，减少了耗水量，保护了克拉马斯盆地的鲑鱼栖息地。在加利福尼亚州，该计划缓解了民众对于向洛杉矶和圣地亚哥输水将加重帝王谷耕地盐碱化问题的担忧。在德克萨斯州，METRIC则揭示了外来柽树（saltcedar）要比想象中用水更少，说明也许没有必要把这些树连根拔掉。

Willardson说，该系统有利于灌区或其他用水户节约用水，并将盈余的水量留作干旱之需。例如，如果南加州的帝王谷灌区能够证明它的用水量低于分配到的水权，那么次年它就可以从科罗拉多河中取到更多的水。在过去几乎没有任何激励机制，这使得帝王谷的农民倾向于全部消耗掉分配到的水权。

同样的原理也适用于可以“储蓄”水权的农民，他们可以把水消费掉，也可以把水权出租或出售给其他用户。这些数据对于政府回购水权计划也非常重要——本质上是付给农民钱，使他们的土地空闲——这样可以减少耗水量，水就可以流入有虹鳟鱼和鲑鱼产卵的河道。

最近该计划的前景正处在危险之中，因为美国航天局没有打算将价值1亿美元的热红外传感器放置在计划于2012年发射的地球资源卫星中，而该传感器恰恰是记录地表温度所必不可少的。目前正运行的Landsat 5号和7号分别发射于1984年和1999年，其设计寿命还剩下3到5年的时间。

迫于西部州的政治家的压力，美国宇航局似乎已准备在Landsat 8号中安装该传感器。据马里兰州戈达德太空飞行中心的陆地卫星后续项目的科学家Jim Irons说，最终决定将于今年底公布。

“由于他们对数据价值的实证，我们正在尽最大努力以确保在卫星中安装这一传感器”。Irons如是说。

该项目已获得哈佛大学肯尼迪政治学院的美国政府创新奖。来自哈佛大学林业学院的保护创新计划部主任James Levitt说，METRIC是他所审查的几百个申请者中最出色的。根据预期，未来可能会有更多的极端温度和更少降水天气，而该计划有助于西部州更好地适应气候的变化。

“正在酝酿的水冲突愈演愈烈”，他说：“如果没有水，你就不能耕种。该计划能帮助政府和农民及时适应正在发生的气候变化。虽然并不是爱达荷州的每个农民都同意全球变暖理论，但他们都想知道自己的水究竟在哪里。”

相关阅读

水资源监测：在爱达荷州，科学家们使用遥感技术来估算蒸散发，即水分通过蒸发由土壤和水面进入到大气中，及通过植物蒸腾作用进入大气的过程。