Мониторинг изменений грунтовых вод с большей точностью

Новый метод может помочь отслеживать изменения грунтовых вод лучше, чем раньше. Для этого исследователи из Потсдама и Оберлина, Огайо (США), сравнили данные о гравитационном поле со спутниковых миссий GRACE и GRACE-Follow On с другими методами измерений. Они изучили сезонное накопление воды почти в 250 речных бассейнах Азии, водный режим которых определяется муссонами. Результаты позволяют детализировать крупномасштабные данные GRACE для меньших регионов. Исследователи сообщают об этом в журнале Earth and Planetary Science Letters.

Знание о запасах подземных вод имеет важнейшее значение для сельского хозяйства и водоснабжения во многих регионах. Эти резервуары пополняются осадками и просачивающейся водой, что, в свою очередь, питает реки и озёра. Однако измерения затруднены, так как сложно «заглянуть» под землю, и приходится полагаться либо на точечные данные (скважины), либо на расчёты по данным об осадках и стоке.

С 2002 года появился ещё один метод измерения изменений грунтовых вод: с помощью спутниковых миссий GRACE (2002–2017) и GRACE-Follow On (с 2018 года) изменение количества воды на и в Земле можно определять по её гравитационному сигналу. Но у этого метода есть свои ограничения. Во-первых, изменения массы, измеренные спутниками GRACE-FO, не указывают на глубину её залегания. Во-вторых, спутники предоставляют данные для сравнительно больших площадей в десятки тысяч квадратных километров.

В новом исследовании Аманда Х. Шмидт из Оберлин-колледжа вместе с учёными из Немецкого исследовательского центра геонаук показывает, как можно комбинировать разные методы для получения надёжных данных о грунтовых водах даже для небольших речных бассейнов. Они изучили данные о муссонных осадках и сезонном накоплении воды почти в 250 речных бассейнах Азии размером от одной тысячи до одного миллиона квадратных километров.

Водный баланс характеризуется тремя основными переменными: осадками (P), поверхностным стоком (Q) и испарением. Разница между ними пополняет или истощает различные резервуары, например, грунтовые воды. Анализ временных задержек между осадками и стоком позволяет выявить так называемую P-Q гистерезисную петлю, площадь которой служит мерой промежуточного накопления воды.

Исследование демонстрирует, что P-Q гистерезис и данные гравитационного поля миссий GRACE сильно коррелируют. Оба метода хорошо отражают сезонные изменения грунтовых вод. Следовательно, комбинация данных об осадках, стоке и гравитационном поле GRACE может использоваться для оценки грунтовых вод в водосборных бассейнах размером всего около 1000 км².