Variaciones Espaciotemporales de Veinte Años de TWS sobre la China Continental Observadas por los Satélites GRACE y GRACE Follow-On
Autores: Chen, Wei; Xiong, Yuhao; Zhong, Min; Yang, Zihan; Shum, C. K.; Li, Wenhao; Liang, Lei; Li, Quanguo
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Variaciones Espaciotemporales de Veinte Años de TWS sobre la China Continental Observadas por los Satélites GRACE y GRACE Follow-On
Categoría
Ciencias Naturales y Subdisciplinas
Subcategoría
Astronomía
Palabras clave
Almacenamiento de agua terrestre
Recuperación de gravedad y experimento climático
China continental
Almacenamiento de agua subterránea
Variaciones espaciotemporales
Almacenamiento de agua en el suelo
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 8
Citaciones: Sin citaciones
El almacenamiento de agua terrestre (TWS) es un componente fundamental del ciclo del agua global, que impacta profundamente en la gestión de recursos hídricos, el monitoreo de peligros y la producción agrícola. El Experimento de Recuperación de Gravedad y Clima (GRACE) y su sucesor, el GRACE Follow-On (GFO), han proporcionado datos mensuales completos de TWS desde abril de 2002. Sin embargo, hay 35 meses de datos faltantes durante todo el período de observación de GRACE/GFO. Para abordar esta brecha, desarrollamos un enfoque operativo utilizando análisis de espectro singular y análisis de componentes principales (SSA-PCA) para llenar estos datos faltantes en la China continental. El algoritmo se demostró con un buen rendimiento en la Cuenca del Río Suroeste (SWB, coeficiente de correlación, CC: 0.71, RMSE: 6.27 cm), Cuenca del Río Yangtsé (YTB, CC: 0.67, RMSE: 3.52 cm) y Cuenca del Río Songhua (SRB, CC: 0.66, RMSE: 7.63 cm). Aprovechando dos décadas de datos de gravedad variable en el tiempo, investigamos las variaciones espaciotemporales en TWS a través de diez cuencas principales de China. Según los resultados de GRACE/GFO, la China continental experimentó una disminución promedio anual de TWS de 0.32 +/- 0.06 cm, con el almacenamiento de agua subterránea (GWS) disminuyendo en 0.54 +/- 0.10 cm/año. La mayor disminución de GWS ocurrió en la Cuenca del Río Haihe (HRB) con -2.07 +/- 0.10 cm/año, disminuciones significativamente sustanciales (~1 cm/año) ocurrieron en la Cuenca del Río Amarillo (YRB), SRB, Cuenca del Río Huaihe (HHB), Cuenca del Río Liao-Luan (LRB) y Cuenca del Río Suroeste (SWB), y se registraron pérdidas moderadas en la Cuenca del Noroeste (NWB, -0.34 +/- 0.03 cm/año) y Cuenca del Río Sureste (SEB, -0.24 +/- 0.10 cm/año). Además, identificamos que las variaciones interanuales de TWS en diez cuencas de China fueron impulsadas principalmente por anomalías en el almacenamiento de agua en el suelo (SMS), exhibiendo correlaciones consistentemente altas y relativamente altas (CC > 0.60) y bajos errores cuadráticos medios (RMSE < 5 cm). Por último, a través de la integración de datos de GRACE/GFO y del Sistema de Asimilación de Datos Globales de Tierra (GLDAS), desentrañamos los patrones contrastantes de almacenamiento de agua entre el norte y el sur de China. El sur de China experimentó condiciones de sequía, mientras que el norte de China enfrentó inundaciones durante el evento de La Niña de 2020-2023, con el patrón inverso observado durante el evento de El Niño de 2014-2016. Este estudio llena los datos faltantes y cuantifica las variaciones en el almacenamiento de agua dentro de la China continental, contribuyendo a una comprensión más profunda del cambio climático y sus consecuencias en la gestión de recursos hídricos.
Descripción
El almacenamiento de agua terrestre (TWS) es un componente fundamental del ciclo del agua global, que impacta profundamente en la gestión de recursos hídricos, el monitoreo de peligros y la producción agrícola. El Experimento de Recuperación de Gravedad y Clima (GRACE) y su sucesor, el GRACE Follow-On (GFO), han proporcionado datos mensuales completos de TWS desde abril de 2002. Sin embargo, hay 35 meses de datos faltantes durante todo el período de observación de GRACE/GFO. Para abordar esta brecha, desarrollamos un enfoque operativo utilizando análisis de espectro singular y análisis de componentes principales (SSA-PCA) para llenar estos datos faltantes en la China continental. El algoritmo se demostró con un buen rendimiento en la Cuenca del Río Suroeste (SWB, coeficiente de correlación, CC: 0.71, RMSE: 6.27 cm), Cuenca del Río Yangtsé (YTB, CC: 0.67, RMSE: 3.52 cm) y Cuenca del Río Songhua (SRB, CC: 0.66, RMSE: 7.63 cm). Aprovechando dos décadas de datos de gravedad variable en el tiempo, investigamos las variaciones espaciotemporales en TWS a través de diez cuencas principales de China. Según los resultados de GRACE/GFO, la China continental experimentó una disminución promedio anual de TWS de 0.32 +/- 0.06 cm, con el almacenamiento de agua subterránea (GWS) disminuyendo en 0.54 +/- 0.10 cm/año. La mayor disminución de GWS ocurrió en la Cuenca del Río Haihe (HRB) con -2.07 +/- 0.10 cm/año, disminuciones significativamente sustanciales (~1 cm/año) ocurrieron en la Cuenca del Río Amarillo (YRB), SRB, Cuenca del Río Huaihe (HHB), Cuenca del Río Liao-Luan (LRB) y Cuenca del Río Suroeste (SWB), y se registraron pérdidas moderadas en la Cuenca del Noroeste (NWB, -0.34 +/- 0.03 cm/año) y Cuenca del Río Sureste (SEB, -0.24 +/- 0.10 cm/año). Además, identificamos que las variaciones interanuales de TWS en diez cuencas de China fueron impulsadas principalmente por anomalías en el almacenamiento de agua en el suelo (SMS), exhibiendo correlaciones consistentemente altas y relativamente altas (CC > 0.60) y bajos errores cuadráticos medios (RMSE < 5 cm). Por último, a través de la integración de datos de GRACE/GFO y del Sistema de Asimilación de Datos Globales de Tierra (GLDAS), desentrañamos los patrones contrastantes de almacenamiento de agua entre el norte y el sur de China. El sur de China experimentó condiciones de sequía, mientras que el norte de China enfrentó inundaciones durante el evento de La Niña de 2020-2023, con el patrón inverso observado durante el evento de El Niño de 2014-2016. Este estudio llena los datos faltantes y cuantifica las variaciones en el almacenamiento de agua dentro de la China continental, contribuyendo a una comprensión más profunda del cambio climático y sus consecuencias en la gestión de recursos hídricos.