Forskning ledd av University of Texas i Austin har funnit att beräkningar av vattenlagring i många flodbassänger från vanliga globala datormodeller skiljer sig markant från oberoende lagringsuppskattningar från GRACE-satelliter.

Resultaten, publiceras i Proceedings of the National Academy of Sciences den 22 januari, ta upp frågor om globala modeller som har använts de senaste åren för att hjälpa till att bedöma vattenresurser och potentiellt påverka förvaltningsbeslut.

Studien använde mätningar från GRACE-satelliter från 2002 till 2014 för att fastställa förändringar av vattenlagring i 186 flodområden runt om i världen och jämförde resultaten med simuleringar gjorda av sju vanliga modeller.

GRACE-satelliterna, drivs av NASA och German Aerospace Center, mäta förändringar i tyngdkraften över jorden, ett värde som påverkas av förändringar i vattenlagringen i ett område. De datormodeller som används av statliga myndigheter och universitet har utvecklats för att bedöma historiska och/eller scenariobaserade flöden i det hydrologiska kretsloppet, såsom strömflöde, evapotranspiration och lagringsförändringar, inklusive markfuktighet och grundvatten.

"Människor är mer och mer beroende av globala modeller för att fastställa prognoser av effekterna av mänsklig vattenanvändning och klimat på vattenresurser, " sa huvudförfattaren Bridget Scanlon, en senior forskare vid universitetets Bureau of Economic Geology. "Vi kan nu utvärdera vattenlagringsförändringar från modeller med GRACE-data, vilket tyder på att modellerna kan underskatta stora vattenlagringsförändringar, både stora fallande och stigande lagringstrender."

Till exempel, i Amazonas flodbassäng, GRACE-data indikerar att vattenlagringen ökade med 41 till 43 kubikkilometer under studieperioden – den största ökningen av vattenlagring av någon bassäng i världen. Men de flesta av modellerna förutspådde enorma minskningar av vattenlagring, med en som simulerar en förlust på 70 kubikkilometer. Den modell som bäst matchade GRACE-data beräknade en ökning med endast 11 kubikkilometer.

I floden Ganges, GRACE visade en förlust på 12 till 17 kubikkilometer vatten per år under 12-årsperioden - den största minskningen av vattenlagring som uppmätts av studien. Modellerna sträcker sig mellan en förlust på 7 kubikkilometer och en ökning med 7 kubikkilometer.

Övergripande, modellresultaten beräknade en minskning av den globala vattenlagringen under studieperioden, medan GRACE-data indikerar att den var på uppgång. Dock, studien noterar att medan klimatet ökade vattenlagringen globalt, människor orsakade betydande nedgångar i vissa regioner. Studieområdet täckte cirka 63 procent av den globala landytan och uteslöt Grönland och Antarktis eftersom det mesta av vattnet i dessa områden är fångat i glaciärer eller inlandsisar.

Studien visar att det finns regioner där globala modeller behöver förbättras, sa medförfattaren Hannes Müller Schmied, senior forskare vid Goethe-universitetet i Frankfurt. Forskningens globala perspektiv kan hjälpa forskare att förstå varför modeller presterar bättre på vissa områden än andra, och noll på de områden där de inte stämmer överens med data.

"Baserat på den omfattande bedömningen av förändringar av vattenlagring, vi har viktig ytterligare information och kan nu fokusera på utmanande regioner och analysera mer på djupet vilka processer som behöver inkluderas, till exempel översvämningsdynamik och bakvatteneffekter i Amazonas, eller att bli bättre på, som människovattenuttag i Ganges -flodbassängen, " sa Müller Schmied.

Studien noterar också att forskare bör arbeta med att förbättra regionala bedömningar.

"GRACE är bra eftersom det belyser den globala bilden av vad som händer med global vattenlagring, och på en grov rutnätsskala är det riktigt trevligt att se vad som händer, ", sa Scanlon. "Men att säkerställa vattentillgång för mänsklig konsumtion och jordbruk är i många fall en regional till lokal fråga, och vi bör lägga ökad vikt vid analyser i denna skala genom att till exempel, integrera lokal data. Den specifika situationen skulle kunna undersökas mycket bättre än med enbart globala studier."