«В большинстве регионов земного шара WaterGAP недооценивает сезонные колебания запасов воды на континентах и не удерживает дождевую воду в течение достаточно длительного времени на континентах», — резюмирует выводы Петра Долл из Института физической географии Университета Гете. «Значит, накоплено больше воды, чем прогнозирует модель».Ежедневно и с пространственным разрешением ок. На расстоянии 50 км WaterGAP измеряет различные формы потока воды, такие как испарение, пополнение подземных вод и сток воды в реках, а также количество воды, хранящейся в земле, в грунтовых водах, в поверхностных водоемах и в виде снега.
Здесь также учитывается водозабор для питьевой воды, промышленности и сельского хозяйства. При расчете моделей используются различные данные: климатические данные, данные о растительности и почве, а также социально-экономические и многие другие данные.Из-за неопределенности вводимых данных и упрощений, требуемых в модели глобального масштаба, результаты ненадежны. До сих пор данные о речном потоке использовались для калибровки и проверки качества модели, но, к сожалению, эти данные существуют не для всех основных рек.
Кроме того, модель также должна точно отображать динамику хранимой воды, чтобы, например, иметь возможность обнаруживать забор воды людьми.По этой причине для проверки модели Petra Doll решила использовать влияние водных масс на деформацию земной коры и гравитационное поле Земли.
Периодические изменения водных масс деформируют земную кору, в результате чего положение постоянно установленных антенн GPS изменяется на миллиметры. Одновременно меняющиеся водные массы также приводят к значительным изменениям гравитационного поля Земли. Их можно оценить с помощью спутника GRACE.
Работая вместе с доктором Матиасом Фриче, геодезистом из Дрездена, специализирующимся на анализе данных GPS-наблюдений, и доктором Аннетт Эйкер, геодезистом из Бонна, занимающимся вычислением гравитационного поля, Петра Долл проверила расчеты WaterGAP на динамику накопления воды на континенте. и таким образом можно было выявить недостатки модели.В ходе исследования были измерены изменения положения около 200 антенн GPS, распределенных по всему миру, и были сопоставлены с изменениями положения, которые, согласно расчетам WaterGAP, должны были произойти из-за изменений водных масс. Кроме того, исследователи сравнили сезонные вариации континентальной составляющей гравитационных полей GRACE с результатами WaterGAP. Результат показал, что WaterGAP недооценивает сезонные колебания континентального водного хранилища, и поэтому в будущем его необходимо будет изменить.
Еще одним результатом исследования является то, что сезонные колебания гравитационного поля Земли нельзя использовать для измерения забора воды человеком. Причина этого в том, что постоянно установленных антенн GPS слишком мало, а точность и пространственное разрешение гравитационного поля GRACE слишком низкое. «Только если водозабор приводит к истощению подземных вод, т.е. когда количество забираемой воды превышает приток, спутниковые измерения GRACE могут использоваться для количественной оценки забора воды», — поясняет профессор Долл.
Эта возможность была использована в последующем исследовании, которое еще не было опубликовано.Исследования финансировались Немецким исследовательским фондом в рамках его приоритетной программы «Массовый транспорт и распространение массы в системе Земля».