歐洲缺乏地下水–大量的地下水。自2018年以來，該大陸已經遭受了嚴重的干旱。格拉茨理工大學大地測量學研究所分析的衛星數據證實了這一點。在整個歐洲大陸，自2018年以來，地下水位一直很低，即使有洪水的極端天氣事件暫時給人以不同的印象。

在2019年，中歐的地下水位已經非常低。

Eva Boergens在2020年發表在《地球物理研究通訊》上的一篇文章中記錄了這種緊張局勢的開始。她在其中指出，在2018年和2019年的夏季，中歐出現了引人注目的水短缺。從那時起，地下水位沒有明顯上升；水位一直保持在低水平。格拉茨理工大學（TU Graz）大地測量學研究所的Torsten Mayer-Gürr和Andreas Kvas的數據分析表明了這一點。作為歐盟全球基於重力的地下水產品（G3P）項目的一部分，他們利用衛星重力測量法來觀察世界地下水資源，並記錄了它們在最近幾年的變化。

影響深遠的後果

這種長期乾旱的影響在2022年夏天的歐洲是顯而易見的。乾涸的河床，緩慢消失的死水，以及隨之而來的對自然和人類的眾多影響。不僅眾多水生物種失去了它們的棲息地，乾燥的土壤給農業帶來了許多問題，而且歐洲的能源短缺也因此而惡化。法國的核電站缺乏冷卻水來產生足夠的電力，而水力發電站沒有足夠的水也無法完成其功能。

格雷斯後續衛星湯姆和傑瑞測量地球上的質量變化。資料來源：NASA – JPL-Caltech

從太空測量地下水

格拉茨理工大學的大地測量學家如何利用來自太空的數據，對地下水庫做出準確的陳述？G3P項目的核心是名為Tom和Jerry的雙胞胎衛星，它們在極地軌道上圍繞地球運行，高度略低於490公里。衛星之間約200公里的距離是很重要的。後面的那顆不能追上前面的那顆，這就是為什麼它們參考卡通人物被命名為”湯姆和傑瑞”。

衛星之間的距離正在不斷地被精確測量。如果它們飛過一座山，前面的衛星最初會比後面的衛星快，因為它下面的質量增加。一旦過了山，它又會稍微慢下來，但後面的衛星一到山下就會加速。一旦兩者都過了山，它們的相對速度就再次確立。這些在大質量上的距離變化是確定地球引力場的主要測量變量，並以微米級的精度確定。作為比較，一根頭髮的厚度大約是50微米。

所有這些都是在大約每小時30000公里的飛行速度下發生的。因此，這兩顆衛星每天要繞地球15圈，這意味著它們在一個月後實現了對地球表面的完全覆蓋。這反過來又意味著格拉茨理工大學可以每月提供一份地球的重力圖。所需處理和計算工作是相當大的。每五秒鐘就有一次距離測量，因此每個月大約有50萬次測量。然後研究人員會從中確定重力場圖，托爾斯滕-邁爾-居爾介紹說。

然而，重力圖還不能確定地下水的數量。這是因為衛星顯示了所有的質量變化，並沒有對海洋、湖泊或地下水進行區分。這需要與歐盟G3P項目的所有其他合作夥伴合作。Torsten Mayer-Gürr和他的團隊提供了總質量，然後從中減去河流和湖泊的質量變化，土壤水分、雪和冰也被減去，最後只剩下地下水。

統計其它要素的質量都有自己的專家，他們在這裡貢獻他們的數據。這些研究人員分別位於奧地利（格拉茨理工大學、維也納理工大學、地球觀測數據中心EODC）、德國（位於波茨坦的GeoForschungsZentrum GFZ）、瑞士（伯爾尼大學、蘇黎世大學）、法國（Collection Localisation Satellites CLS、Laboratoire d’Etudes en Géophysique et Océanographie Spatiales LEGOS、Magellium）、西班牙（FutureWater）、芬蘭（芬蘭氣象研究所）和荷蘭（國際地下水資源評估中心IGRAC）。

這一合作的結果表明，歐洲的水狀況現在已經變得非常不穩定。Torsten Mayer-Gürr沒有想到會有這麼大的規模。”幾年前，我永遠不會想到，在歐洲這裡，特別是在德國或奧地利，水會成為一個問題。我們這裡的水供應確實出現了問題–我們必須考慮這個問題，”他解釋說。在他看來，首先必須能夠用數據來記錄持續的干旱，並在太空中對此進行持續的衛星任務。

歐洲航天局（ESA）和美國國家航空航天局（NASA）將通過MAGIC（Mass-change And Geoscience International Constellation）項目繼續這項研究。格拉茨理工大學將再次參與到數據評估中。