Analysis of water mass variation in wetlands regions using data from GRACE satellite mission: the pantanal case

Abstract

The natural heritage of biodiversity of the Paraguay river basin is subject to potential impacts due to climate change. To monitor these environments at large spatial scales, the satellite gravity mission GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment) provides time-variable Earth’s gravity field models that reflect the variations due to mass transport processes, like continental water storage changes. The purpose of this work is to analyze the spatial and temporal water storage changes for period 2003-2014 using the Equivalent Water Height (EWH) derived from the GRACE solutions in the Pantanal region, one of the most biologically rich environments of the planet. The comparison with EWH and river gauge data at different stations distributed over the Pantanal area was carried out. In order to validate the satellite results, the correlation analysis between the water mass changes and river gauge measurements was obtained, and also the phase differences were analyzed. High correlations were detected at the north, and lower ones towards the south of the Pantanal. The EWH were also contrasted with soil moisture and rainfall data models. The results showed a good agreement between the signals for the area under study

O patrimônio natural de biodiversidade da bacia do rio Paraguai está sujeito a potenciais impactos das mudanças climáticas. Para monitorar esse ambiente em escala espacial, a missão satelital GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment) fornece modelos do campo de gravidade da Terra variáveis no tempo devido ao processo de transporte de massa, como as variações de armazenamento de água continentais. O objetivo deste artigo é analisar a variabilidade espacial e temporal de armazenamento de água para o período 2003-2014 através da altura equivalente d’água (EWH) derivada das soluções deGRACE na região do Pantanal, um dos ambientes biologicamente mais ricos do planeta. Comparações dos dados de EWH e alturas d’água in-situ foram feitas para diferentes estações distribuídas na região do Pantanal. Com a finalidade de validar os resultados de satélite, foi feita a análise de correlação entre as mudanças de massa d’água e as medições das réguas linimétricas fixadas nas margens dos rios. As diferenças de fase também foram analisadas. Ao Norte do Pantanal foram detectadas altas correlações entre as duas alturas (EWH versus in-situ), e baixas em direção ao sul. O EWH também foi validado com modelos de umidade do solo e precipitação. Os resultados mostraram uma boa concordância entre os sinais para a área em estudo.