Orkaan Harvey heeft eind augustus 2017 meer dan 1,5 meter water in het zuidoosten van Texas gedumpt, waardoor het de natste geregistreerde orkaan in de Amerikaanse geschiedenis is. Maar nadat de storm voorbij was, waar is al dat water gebleven?

Op een nieuwe, door NASA geleide studie, wetenschappers gebruikten GPS-gegevens (Global Positioning System) om die vraag te beantwoorden en niet alleen te volgen waar Harvey's regenwater op het land terechtkwam, maar ook hoe lang het duurde om te verdwijnen.

"We hebben vastgesteld dat in de eerste acht dagen na de aanlanding, 30 procent van Harvey's regenwater werd opgevangen of opgeslagen op het land - de meeste als stilstaand water dat aan de oppervlakte blijft. Ongeveer 60 procent ging verloren of afgevoerd naar de oceaan en Galveston Bay in de eerste paar dagen na de storm, en de resterende 10 procent ging verloren via verdamping, of een combinatie van verdamping en planttranspiratie, " zei eerste auteur Chris Milliner van NASA's Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, Californië.

De 30 procent water die op het land werd opgeslagen, verdween vervolgens geleidelijk over een periode van ongeveer vijf weken, waarschijnlijk door verdamping, grondwaterafvoer naar nabijgelegen rivieren en de aanvulling van aquifers.

Hoe het werkt

Bestaat uit satellieten, ontvangers en grondstations over de hele wereld, Met GPS kunnen wetenschappers veranderingen in de hoogte van het aardoppervlak meten met een nauwkeurigheid van minder dan een inch (enkele millimeters). Het werkt net als GPS op uw mobiele telefoon, maar met grotere nauwkeurigheid. Het onderzoeksteam gebruikte dagelijkse hoogtemetingen van ongeveer 220 van deze grondstations, van West-Texas tot Louisiana, om veranderingen in de hoeveelheid regenwater op het land na de orkaan te volgen.

"Als je op een matras zit, je gewicht drukt het oppervlak. De aardkorst is ook elastisch en gedraagt ​​zich op dezelfde manier onder het gewicht van water, " zei Milliner. "GPS meet de hoeveelheid bodemdaling (of depressie), die je vertelt hoeveel watermassa op het oppervlak moet drukken en waar dat water wordt verdeeld."

Het team stelde vast dat in de eerste paar dagen na orkaan Harvey, het land rond Houston daalde in hoogte met maar liefst 20 millimeter. De GPS-gegevens volgden ook een duidelijk patroon van bodemdaling dat over de Golfkust migreerde gedurende een periode van zeven dagen, consistent met de positie van orkaan Harvey. Na deze aanvankelijke bodemdaling, Uit metingen van GPS-stations bleek dat het aardoppervlak geleidelijk weer omhoog kwam, wat aangeeft dat het water van het land wegstroomde en verdampte - net zoals een matras zich gedraagt ​​​​wanneer je langzaam opstaat en je gewicht eraf haalt.

Om de matrasachtige reactie van de aarde op veranderingen in de watermassa te detecteren, het team moest eerst de GPS-gegevens verwerken om systematische fouten te verwijderen die common mode error (CME) worden genoemd. CME fungeert in wezen als "ruis" die het hydrologische signaal maskeert. Met behulp van een onafhankelijk filter voor componentenanalyse, het team was in staat om de onbewerkte GPS-gegevens statistisch te scheiden in CME- en hydrologische signalen. Hierdoor konden ze het signaal dat ruis was weggooien en het subtiele hydrologische signaal dat ze zochten eruit halen.

Met de gefilterde GPS-gegevens, wetenschappers waren in staat om de dagelijkse omvang en locatie van de oppervlaktedepressie te bepalen en daaruit de dagelijkse hoeveelheid water te berekenen die deze veroorzaakte.

Waarom het uitmaakt

De studie toont voor het eerst aan dat het mogelijk is om de dagelijkse veranderingen in de waterberging na extreme neerslag, zoals grote orkanen, robuust te kwantificeren. Hiermee kunnen we zien hoeveel water er tijdelijk op het land wordt opgeslagen na een grote orkaan, waar het is opgeslagen, en hoe lang het duurt voordat het opgeslagen water in de loop van de tijd is verdwenen.

Wetenschappers die willen begrijpen hoe het hydrologische systeem zich gedraagt ​​als reactie op grote stormen, profiteren van deze informatie, maar dat geldt ook voor water- en overstromingsbeheerders. Als ze weten hoeveel water er op het land was opgeslagen en hoe lang het duurde voordat het water was verdwenen na een grote neerslaggebeurtenis, ze hebben een beter begrip van wat ze kunnen verwachten als de volgende major, regenintensieve stormhits - en kan zich dienovereenkomstig voorbereiden.

De studie, getiteld "Het gewicht van het stormwater van orkaan Harvey volgen met behulp van GPS-gegevens, " werd onlangs gepubliceerd door het tijdschrift wetenschappelijke vooruitgang .