跟踪降雨如何改变地球表面有助于预测洪水

通过绘制倾盆大雨如何导致地壳下垂和膨胀，科学家们有朝一日可以更好地预测洪水。

当飓风哈维于2017年8月袭击美国南部时，它摧毁了降雨记录，并用大约95立方千米的水冲刷了该地区，使休斯敦等城市淹没。科学家利用哈维路径上219个GPS站点的每日高程数据，追踪地球表面的上升和下降。“我们的想法是试图提供一种跟踪雨水的新方法，”美国宇航局位于加利福尼亚州帕萨迪纳的喷气推进实验室的测地员Christopher Milliner说。

Milliner和他的同事在9月19日的“ 科学进展”杂志网上报告说，水的重量导致墨西哥湾沿岸的一些部分下沉多达21毫米然后反弹，这取决于水流出或蒸发的速度。这种跟踪可以帮助未来预测洪水可能会如何移动以及它们可能汇集的位置。

气象预报已经可靠地追踪大量降雨的地方，帮助社区为潜在的洪水做好准备。但是这些预测并不能总是预测水的去向以及它将如何影响地区水道。因此，Milliner的团队开始提出一个问题：“一旦Harvey沉积了水，发生了什么事?”

哈维洪水的重量引起地球表面高度的波动。调查这种地壳变形表明，当飓风从头顶经过时，水汇集在哪里，并帮助研究人员计算出水的重量。该团队发现，在Harvey在德克萨斯州登陆后，GPS网络记录了一小部分土地在雨水重量下沉，后退到大海，然后在德克萨斯州与路易斯安那州边界再次登陆。

在暴风雨期间，25立方公里的水 - 大约是佛蒙特州的尚普兰湖 - 汇集在休斯顿周围的社区。在哈维之后的日子里，随着水以每天8立方千米的速度流向大海，大部分沉没的土地都会反弹。然后，在接下来的五周内，每天有近1立方公里的地下水通过蒸发蒸发损失到大气中，进一步刺激了地壳的缓慢上升。米尔纳说，他和他的团队对GPS网络能够捕获逐渐提升感到惊讶。

数十年来，GPS系统一直用于跟踪地壳变形，但通常按月或每年的时间尺度进行。例如，科学家们计算了2011-2017年干旱期间加利福尼亚中央河谷的下沉和隆起速度，并绘制了喜马拉雅山区积雪的重量。科学家还利用现场调查，光学图像和其他卫星系统 - 例如重力恢复和气候实验，或GRACE，跟踪地球引力变化的卫星 - 来绘制地壳变形图。

Milliner的团队“非常迅速地处理了数据”，纽约布法罗大学的地理学家Estelle Chaussard说，他没有参与这项研究。“这可能成为我们可以在短时间内使用以试图帮助响应并更好地了解洪水流向何处的东西。”

米尔纳说，下一步是针对较小的风暴测试这种方法。因为哈维倾倒了这么多水，所以测量相对容易。他希望确保这项技术足够灵敏，能够绘制风雨较少的地区，这些地区降雨量较少，但仍有可能引发洪水问题。

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