Знания о хранении подземных вод имеют жизненно важное значение для сельского хозяйства, а также для питьевого водоснабжения во многих регионах. Эти водохранилища пополняются за счет атмосферных осадков и просачивающейся воды, которая, в свою очередь, питает реки и озера и позволяет рекам течь в засушливые сезоны.
Однако измерения затруднены, потому что трудно заглянуть в землю, поэтому нужно полагаться либо только на точечные значения – через скважины и колодцы, – либо на расчеты по данным об осадках и стоках.
С 2002 года существует другой метод измерения изменений подземных вод: с помощью спутниковых миссий GRACE (с 2002 по 2017 год) и GRACE-Follow On (с 2018 года) изменение количества воды на Земле и на Земле может быть определено на основа его сигнала гравитационного поля. Но и у этого метода есть свои подводные камни. Во-первых, изменения массы, измеренные спутниками GRACE-FO, ничего не говорят о глубине, на которой находится масса: опустошаются ли озера на поверхности??
Уровень рек падает? Или вода стекает из более глубоких слоев? Во-вторых, спутники GRACE-FO предоставляют данные для сравнительно больших площадей в несколько десятков тысяч квадратных километров.
В настоящее время невозможно более точно разрешить данные гравитационного поля.
В новом исследовании Аманда Х. Шмидт из Оберлинского колледжа, штат Огайо, вместе с исследователями из Немецкого исследовательского центра наук о Земле показывает, как можно разумно комбинировать различные методы для получения надежных данных о грунтовых водах даже для небольших речных бассейнов. Они изучили данные о муссонных осадках и сезонных запасах воды почти в 250 речных бассейнах Азии.
Размер отдельных участков варьируется от тысячи до миллиона квадратных километров. Исследование охватывает практически всю Азию.
Водный баланс на нашей планете характеризуется тремя основными переменными: осадки, поверхностный сток и испарение.
Разница в том, что они входят или вытекают из различных резервуаров, e.грамм. подземные воды. Временные ряды измерительных станций на реках (гидрографы) после продолжительных осадков показывают типичные падающие кривые (так называемые кривые спада), которые отражают опорожнение водоемов. Колебания грунтовых вод можно оценить по этим кривым. Другой метод – сравнение значений осадков и стока по времени задержки стока; временное промежуточное хранение приводит к так называемому гистерезису P-Q.
P обозначает осадки, Q – сток. Площадь или размер петли гистерезиса можно использовать в качестве меры для промежуточного накопления.
Исследование, опубликованное в журнале Earth and Planetary Science Letters, теперь показывает, что гистерезис P-Q и данные гравитационного поля миссий GRACE сильно коррелированы. Согласно исследованию, оба очень хорошо отражают сезонные изменения грунтовых вод.
Как следствие, это означает, что комбинация данных об осадках и стоке и данных гравитационного поля GRACE также может использоваться для регистрации грунтовых вод в водосборных бассейнах, размер которых составляет всего около 1000 квадратных километров.