Uit onderzoek onder leiding van de Universiteit van Texas in Austin is gebleken dat berekeningen van wateropslag in veel stroomgebieden van veelgebruikte wereldwijde computermodellen aanzienlijk verschillen van onafhankelijke schattingen van opslag van GRACE-satellieten.

De bevindingen, gepubliceerd in de Proceedings van de National Academy of Sciences op 22 januari vragen stellen over wereldwijde modellen die de afgelopen jaren zijn gebruikt om watervoorraden te beoordelen en mogelijk managementbeslissingen te beïnvloeden.

De studie gebruikte metingen van GRACE-satellieten van 2002 tot 2014 om veranderingen in wateropslag in 186 rivierbekkens over de hele wereld te bepalen en vergeleek de resultaten met simulaties gemaakt door zeven veelgebruikte modellen.

De GRACE-satellieten, geëxploiteerd door NASA en het Duitse Aerospace Center, meet veranderingen in de zwaartekracht over de aarde, een waarde die wordt beïnvloed door veranderingen in de waterberging in een gebied. De computermodellen die door overheidsinstanties en universiteiten worden gebruikt, zijn ontwikkeld om historische en/of scenariogebaseerde fluxen in de hydrologische cyclus te beoordelen, zoals stroom, verdamping en opslagveranderingen, inclusief bodemvocht en grondwater.

"Mensen zijn meer en meer afhankelijk van mondiale modellen om projecties te bepalen van de effecten van menselijk watergebruik en klimaat op watervoorraden, " zei hoofdauteur Bridget Scanlon, een senior onderzoeker bij het Bureau of Economic Geology van de universiteit. "We zijn nu in staat om veranderingen in wateropslag te evalueren van modellen met GRACE-gegevens, wat suggereert dat de modellen grote veranderingen in de waterberging kunnen onderschatten, zowel grote dalende als stijgende opslagtrends."

Bijvoorbeeld, in het stroomgebied van de Amazone, GRACE-gegevens geven aan dat de wateropslag tijdens de onderzoeksperiode met 41 tot 43 kubieke kilometer is toegenomen - de grootste toename in wateropslag van welk bassin dan ook ter wereld. Maar de meeste modellen voorspelden enorme achteruitgang in wateropslag, met één die een verlies van 70 kubieke kilometer simuleert. Het model dat het meest overeenkwam met de GRACE-gegevens berekende een toename van slechts 11 kubieke kilometer.

In het stroomgebied van de Ganges, GRACE toonde een verlies van 12 tot 17 kubieke kilometer water per jaar over de periode van 12 jaar - de grootste afname in wateropslag gemeten door het onderzoek. De modellen variëren tussen een verlies van 7 kubieke kilometer en een toename van 7 kubieke kilometer.

Algemeen, de modelresultaten berekenden een afname van de wereldwijde wateropslag tijdens de onderzoeksperiode, terwijl GRACE-gegevens aangeven dat het in de lift zat. Echter, de studie merkt op dat hoewel het klimaat de wateropslag wereldwijd verhoogde, mensen veroorzaakten aanzienlijke dalingen in bepaalde regio's. Het studiegebied besloeg ongeveer 63 procent van het wereldwijde landoppervlak en uitgesloten Groenland en Antarctica omdat het meeste water in die gebieden vastzit in gletsjers of ijskappen.

Uit het onderzoek blijkt dat er regio's zijn waar mondiale modellen moeten worden verbeterd, zei co-auteur Hannes Müller Schmied, een senior onderzoeker aan de Goethe-universiteit Frankfurt. Het globale perspectief van het onderzoek kan wetenschappers helpen begrijpen waarom modellen op sommige gebieden beter presteren dan andere, en nul-in op de gebieden waar ze niet overeenkomen met de gegevens.

"Op basis van de uitgebreide beoordeling van veranderingen in wateropslag, we hebben belangrijke aanvullende informatie en kunnen ons nu concentreren op uitdagende regio's en diepgaander analyseren welke processen moeten worden opgenomen, bijvoorbeeld de dynamiek van uiterwaarden en opstuwingseffecten in de Amazone, of te verbeteren, zoals menselijke waterwinningen in het stroomgebied van de Ganges, ’ zei Müller Schmied.

De studie merkt ook op dat wetenschappers moeten werken aan het verbeteren van regionale beoordelingen.

"GRACE is geweldig omdat het het globale beeld benadrukt van wat er gebeurt met wereldwijde wateropslag, en op een grove rasterschaal is het erg leuk om te zien wat er gebeurt, " zei Scanlon. "Maar het waarborgen van de beschikbaarheid van water voor menselijke consumptie en landbouw is in veel gevallen een regionale tot lokale kwestie, en we moeten meer nadruk leggen op analyses op deze schaal door, bijvoorbeeld, integratie van lokale gegevens. De specifieke situatie zou veel beter kunnen worden onderzocht dan alleen met wereldwijde studies."