Monitoreo de la variación del almacenamiento de agua en la cuenca del medio y bajo Paraná a partir de datos GRACE, GRACE FO, TRMM y GLDAS

Abstract

GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment) es una misión satelital que permite monitorear el transporte de masa en el sistema terrestre, el cual está íntimamente relacionado con las consecuencias del cambio climático. Este satélite gravimétrico permite obtener las variaciones mensuales del campo de gravedad terrestre, las cuales pueden asociarse a variaciones de masa hídrica luego de remover los efectos de mareas oceánicas y de la Tierra sólida, así como las contribuciones atmosféricas y oceánicas no relacionadas a mareas. En este trabajo, se utilizaron los datos de la misión GRACE (2002-2017), y su sucesora GRACE FO (desde 2018) para analizar los cambios de masa hídrica en la cuenca del Medio y Bajo Paraná. La interpretación de los resultados se llevó a cabo a partir de la vinculación de las anomalías de masa derivadas a partir de datos GRACE, con información de precipitación de la misión TRMM. Para ello, se elaboraron los mapas mensuales de las variaciones de masa hídrica de GRACE y de las precipitaciones, lo que permitió un análisis exhaustivo a nivel regional de la redistribución de masas en la cuenca y su relación con los eventos de El Niño y La Niña que tuvieron lugar en el periodo en estudio. Es así, que los déficits hídricos mostrados en los mapas de GRACE en el año 2009 se relacionan al episodio de gran intensidad de La Niña que tuvo lugar en el periodo 2008-2009, en tanto que, los excesos hídricos que evidencian los mapas en los años 2016 y 2019, están vinculados al fenómeno de El Niño. Asimismo, GRACE también ha detectado eventos sectorizados de sequías en 2011-2012, e inundaciones en los años 2007 y 2010. Los cambios de almacenamiento de agua derivados de GRACE fueron comparados con las componentes independientes del balance hídrico en la región utilizando estimaciones de diferentes modelos hidrológicos. Por último, se analizaron las variaciones temporales del agua subterránea y de la parte de suelo (agua superficial, humedad de suelo), mediante el modelo de asimilación de datos terrestres GLDAS. Las variables presentaron una buena correlación entre sí, alcanzando valores de ~r=0,80.

GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment) is a satellite mission that can monitor mass distributions in the Earth system, which is closely related to the consequences of climate change. This gravimetric satellite allows to obtain monthly variations of the Earth’s gravity field, which can be associated with water mass variations, after removing the effects of oceanic tides and solid Earth, as well as non-tidal oceanic and atmospheric contributions. In this work, data from GRACE (2002-2017) and GRACE FO (since 2018) were used to analyze the variation of the water mass in the Middle and Low Paraná river basin. The interpretation of the results was carried out by associating the mass anomalies derived from GRACE data with information from the TRMM global rainfall mission. Monthly maps of GRACE water mass variations and TRMM precipitation were produced, which made possible a thorough analysis at a regional level of this mass redistribution in the basin, and its connection to the El Niño and La Niña events that took place in the period under study. The water deficits shown in the 2009 GRACE maps are, in fact, related to the intense episode of La Niña that occurred in the period 2008-2009; while the excess of water storage depicted on the 2016 and 2019 maps is connected to the El Niño phenomenon. Moreover, GRACE has also detected drought events in different sectors between 2011-2012, together with floods in the years 2007 and 2010. Monthly GRACE-derived water storage changes were compared with the independent components of the water balance in the region using different hydrological models estimates. Finally, the temporal variations of the groundwater and the soil part (surface water, soil moisture) were analyzed using the Global Land Data Assimilation System GLDAS. The variables showed a good correlation between them, reaching values of ~r=0.80.