SWOT卫星的数据捕捉了全球河流水量的季节性波动。图片来源：NASA/GSFC/JPL

本报讯 “这是一条河，不是一根线。”一首美国民谣曾这样唱道。如今，在轨运行近4年后，一颗由美国国家航空航天局（NASA）与法国国家空间研究中心（CNES）联合发射的雷达卫星——地表水与海洋地形（SWOT）卫星，最好地诠释了这句歌词。

通过同时测量全球各地河流的水位和宽度，SWOT卫星揭示了地图上那些蓝色线条的复杂性。美国马萨诸塞大学阿默斯特分校的水文学家Colin Gleason指出，这些河流被筑坝、冻结、改道或排干，其行为模式是传统水文模型难以准确捕捉的。他领导的一项研究发现，绝大多数河流并非简单、理想化的河道。“受人类影响而变得异常的河流主导着全球的河流景观。”该研究近日发表于《地球物理研究快报》。

SWOT卫星于2022年底发射。在此之前，科学家无法对地球上的河流进行常规监测。虽然水文站能实时测量特定地点的水深，但这类站点分布稀疏，尤其是在发展中国家。以往的卫星能够观测河流的宽度或水位，但无法同时获取这两组数据。为填补这些空白，研究人员使用了模型。为了预测一条河在炎热的夏季是否会干涸，或在暴雨后是否会发生洪水，这些模型会对河道形状及水量做出简单的假设。

如今，SWOT卫星有望彻底改变这些模型。这颗耗资12亿美元的卫星每11天绕地球运转一周，能够对大部分地区进行监测，并绘制出宽度仅为30米的河流和湖泊的地图。它从底部发射雷达脉冲，两根相距10米的天线则用来接收反射信号，从略微不同的角度观测同一片水域。通过比较返回的雷达信号，SWOT卫星能够确定水面高度并绘制出水面的范围。

“SWOT卫星让我们大吃一惊。”SWOT卫星淡水科学团队联合负责人、美国北卡罗来纳大学教堂山分校的水文学家Tamlin Pavelsky表示，该卫星的精度和分辨率都超出了预期。

在新研究中，Gleason和同事分析了约6.8万条河流，并将SWOT卫星数据与现有水文模型进行了对比。他们发现，这些模型难以准确捕捉许多河流的行为。在某些情况下，模型预测河流水位会上升，而SWOT卫星观测到的实际结果却是下降。“SWOT卫星技术是重建全球水文体系的催化剂，希望我们能够实现这一目标。”Gleason说。

SWOT卫星的一项早期应用是改善保险公司和政策制定者所依赖的全球洪水模型。英国布里斯托大学的水文学家Jeffrey Neal表示：“在构建这些全球模型时，我们必须对水面高度做出许多不准确的假设。”在7月发表于《水资源研究》的一项研究中，Neal团队证明，利用SWOT卫星数据构建的洪水模型可以媲美用声呐绘制河床得到的模型，而后者的数据既稀缺又昂贵。

SWOT卫星还揭示了科学家过去只能在安装了测量仪器的河流中才能观察到的过程，例如持续时间较长、向下游传播并引发洪水的水流波现象。去年，美国弗吉尼亚理工大学的一项研究表明，该卫星能够捕捉到这些水流波，但由于处理过程复杂，尚无法提供实时预警。

Pavelsky表示，这颗卫星的测量数据也为湖泊和湿地研究打开了新的窗口，包括佛罗里达的大沼泽地，甚至热带密林下的湿地。美国伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的湖沼学家王继达（音）正在利用SWOT卫星对500多万个湖泊开展全面研究。一项尚未发表的分析显示，这些湖泊储存的水量变化幅度比此前估计的高出70%。人工水库存储和释放的水资源虽然仅占全球湖泊总水量的5%，却造成了近一半的水量变化。王继达说：“人类调控往往会主导自然信号。”（李木子）

相关论文信息：

https://doi.org/10.1029/2026GL124323