Einen neuen Datensatz, der die zeitlichen Veränderungen der Gesamtwasserverteilung auf den Landflächen der Erde über die vergangenen 20 Jahre genauer als bislang möglich darstellt, haben Forschende des Instituts für Geodäsie und Geoinformation der Universität Bonn erstellt. Wie die Universität mitteilte, haben die Forschenden dazu Messungen aus den GRACE-Satelliten mit dem hydrologischen Modell WaterGAP (EUWID 43.2021), das wiederum hochauflösende meteorologische Daten integriert, kombiniert.
Die Auflösung der resultierenden Karten der Wasserverteilung habe so von etwa 300 Kilometer auf 50 Kilometer gesteigert werden können. Dazu verwendeten die Forschenden das mathematisches Verfahren der Datenassimilierung, das sonst in der Wettervorhersage Verwendung findet. „Die Berechnungen des hydrologischen Modells werden dabei so angepasst, dass man einerseits den Satellitendaten nahe kommt”, sagte Prof. Jürgen Kusche vom Institut für Geodäsie und Geoinformation der Universität Bonn. „Andererseits wird die Physik, die im hydrologischen Modell berücksichtigt ist, möglichst wenig korrigiert.”
Modellrechnungen zum Niederschlag können getestet werden
Mit der neuen Methode ließen sich Modellrechnungen zu den zukünftigen Auswirkungen des Klimawandels testen, insbesondere, wie die Zunahme der Temperaturen und auch Veränderungen des Niederschlags sich je nach Region auf den Wasserhaushalt auswirken werden, so Kusche. Dazu würden Klimamodelle, die immer auch für einen Zeitraum in der Vergangenheit laufen, mit den Ergebnissen tatsächlicher Messungen verglichen. Solche Studien seien für die nächsten Monate geplant.
Dürren treten häufiger auf, als es sich alleine in den GRACE-Satellitendaten niederschlägt
Durch die bessere Auflösung zeige sich, dass Dürren weltweit deutlich häufiger auftreten, als es sich alleine in den GRACE-Satellitendaten niederschlage. „Was wir sehen ist, dass selbst großräumige Dürren wie die massive Dürre im Jahr 2010 im gesamten Amazonasgebiet deutlich räumlich differenzierter auftreten, als es die Satellitendaten alleine zeigen”, sagt Kusche. “Viele räumlich begrenztere Dürren werden von den Satelliten daher nicht gesehen.”
1.000 Messstationen für die Tests
Die Qualität der aus den Satellitendaten und dem hydrologischen Modell kombinierten Karten der Wasserverteilung auf den Kontinenten testeten die Forschenden anhand von rund 1.000 Messstationen. Es gebe immer regionale Unterschiede, aber generell zeige sich, dass die kombinierten Daten besser zu den Messungen passen, als die rein auf den GRACE-Satellitendaten oder nur auf dem hydrologischen Modell basierenden Berechnungen, sagte Gerdener.
Neben der Universität Bonn sind das Institut für Physische Geographie der Universität Frankfurt, das Senckenberg Leibniz Biodiversity and Climate Research Centre Frankfurt und die Faculty of Civil Engineering and Geodesy der Military University of Technology in Warschau beteiligt. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) und die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) förderten die Studie finanziell.
