GPS также помогает анализировать глобальные водные ресурсы
Гидрологическая модель WaterGAP (Water Global Assessment and Prognosis), используемая для моделирования дефицита воды, истощения подземных вод, наводнений и засух на суше по всему земному шару, была проверена на точность. Гидролог из Франкфурта профессор Петра Дёлль провела эту проверку, используя данные GPS-наблюдений и спутника GRACE, измеряющего гравитационное поле Земли. Исследование, опубликованное в текущем выпуске журнала Surveys in Geophysics, показало, что модель WaterGAP нуждается в доработке.
Модель ежедневно и с пространственным разрешением около 50 км рассчитывает различные формы водного потока (испарение, пополнение грунтовых вод, речной сток), а также объемы воды, хранящейся в почве, подземных водах, поверхностных водоемах и в виде снега. При этом учитывается и водозабор для бытовых, промышленных и сельскохозяйственных нужд. Однако из-за неопределенности входных данных и необходимых для глобального моделирования упрощений результаты ненадежны. Калибровка модели ранее проводилась в основном по данным речного стока, которых нет для всех крупных рек, и это не позволяло адекватно оценить динамику запасов воды.
Для проверки Петра Дёлль совместно с геодезистами решила использовать влияние масс воды на деформацию земной коры и гравитационное поле Земли. Периодические изменения водных масс вызывают деформацию коры, что приводит к миллиметровым смещениям постоянно установленных GPS-антенн, и одновременно меняют гравитационное поле, что фиксирует спутник GRACE. Сравнив данные примерно 200 GPS-станций и сезонные вариации гравитационного поля с расчетами WaterGAP, исследователи выявили недостатки модели.
«В большинстве регионов мира WaterGAP недооценивает сезонные колебания континентальных запасов воды и не удерживает дождевую воду на континентах достаточно долго», — резюмирует Петра Дёлль из Института физической географии Университета Гёте. Результаты также показали, что сезонные вариации гравитационного поля не подходят для прямого измерения водозабора человеком из-за недостаточного количества GPS-станций и ограниченной точности GRACE. «Только если водозабор приводит к истощению грунтовых вод, измерения GRACE могут помочь его количественно оценить», — поясняет профессор Дёлль. Эта возможность уже была использована в готовящейся к публикации последующей работе.