Specifics of long-term dynamics of terrestrial water storage detected using GRACE satellite in Belgorod region

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

GRACE monthly satellite data for the period from 2002 to 2016 were used to analyze the longterm dynamics of the terrestrial water storage in the Belgorod region of Russia. The correlation of satellite data with climatic water balance with a lag varying on the territory from 2 to 4 months was revealed. There was found a stable tendency to decrease in terrestrial water storage, and predominance of negative values on the territory of the Belgorod region since 2008. The minimum attains the lowest values in comparison with the whole studied period. However, seasonality of the changes is maintained throughout the entire analyzed time series. The frequency of changes in the terrestrial water storage throughout the entire area is not very clear: only the long-term maximum of the terrestrial water storage of the territory in 2006 is well expressed. Another, less pronounced local maximum was observed in 2013. Local long-term minima of the terrestrial water storage of the territory were in 2002, 2009 and 2015. There is a positive trend in the amplitude of seasonal fluctuations in the terrestrial water storage of the territory: the amplitude has been constantly increasing in recent years. The territory of the Belgorod region has negative long-term trend of terrestrial water storage with their rather large spatial variation. The angle of inclination of the trend decreases from north-west to south-east in the region. GRACE satellite data can serve as a fairly reliable detection indicator of the trend of terrestrial water storage in large areas.

About the authors

Igor Yu. Savin

Dokuchaev Soil Science Institute; Peoples’ Friendship University of Russia (RUDN University)

Author for correspondence.
Email: savin_iyu@esoil.ru

Doctor of Agricultural Sciences, Academician of the Russian Academy of Sciences, Deputy Director, Dokuchaev Soil Science Institute; Professor, Ecological Faculty, Peoples’ Friendship University of Russia

7 Pyzhevsky lane, Moscow, 109017, Russian Federation; 8 Miklukho-Maklaya st., Moscow, 117198, Russian Federation

Bakhytnur S. Gabdullin

Lomonosov Moscow State University

Email: gabdullin10.92@mail.ru

PhD student, Geography Department

1 Leninskie Gory st., Moscow, 119991, Russian Federation

References

  1. Shnitnikov AV. Vnutrivekovaya izmenchivost’ komponentov obshchei uvlazhnennosti. [Intra-Century variability of components of General humidification]. Leningrad: USSR Academy of Sciences Publ.; 1969. (In Russ).
  2. Savin IY. Reaction of the soil cover to Helio-geophysically determined climate fluctuations. Geography and Natural Resources. 1993; (3):11—16. (In Russ).
  3. Rode AA. Long-term variability of atmospheric precipitation and elements of soils water balance. In: Izbrannye trudy. Tom 4. Problemy gidrologii pochv [Selected proceedings. Volume 4. Problems of soil hydrology]. Moscow: Dokuchaev Soil Science Institute Publ.; 2009. p.479—578. (In Russ).
  4. Chendev YG, Lebedev MG, Matveev SM, Petin AN, Dolgikh AV, Smirnova LG, et al. Pochvy i rastitel’nost’ yuga Srednerusskoi vozvyshennosti v usloviyakh menyayushchegosya klimata [Soil and vegetation of South Central Russian Upland in a changing climate]. Belgorod: Belgorod State University Publ.; 2016. (In Russ).
  5. Razumov VV, Ivanov AL, Savin IY, Shapovalov DA, Razumova NV, Bekkiev MY. Pereuvlazhnenie i podtoplenie zemel’ v regionakh Rossii [Waterlogging and flooding of lands in the regions of Russia]. Moscow: Dokuchaev Soil Science Institute Publ.; 2018. (In Russ).
  6. Razumov VV, Molchanov EN, Glushko AY, Razumova NV. Problem of land flooding in the South of the European part of Russia. Dokuchaev Soil Bulletin. 2014; (73):3—28. (In Russ).
  7. Bazykina GS, Boyko OS. Influence of abnormal weather conditions of the last decades on water regime of typical chernozems of the reserved steppe (Kursk region). Eurasian Soil Science. 2008; (7):833—844. (In Russ).
  8. Cheverdin YI. Pereuvlazhnenie i podtoplenie zemel’ v regionakh Rossii [Change of soil properties in the South-East of the Central Chernozem region under the influence of anthropogenic impact]. Voronezh: Istoki Publ.; 2013. (In Russ).
  9. Sun AY. Predicting groundwater level changes using GRACE data. Water resources research. 2013; 49(9):5900—5912. doi: 10.1002/wrcr.20421
  10. Longuevergne L, Wilson CR, Scanlon BR, Crétaux JF. GRACE water storage estimates for the Middle East and other regions with significant reservoir and lake storage. Hydrol. Earth Syst. Sci. Discuss. 2012. 9(10):11131—11159. doi: 10.5194/hessd-9–11131–2012
  11. Banerjee C, Kumar DN. Identification of prominent spatio-temporal signals in grace derived terrestrial water storage for India. The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences. 2014; 40(8):333. doi: 10.5194/isprsarchives-XL-8–333–2014
  12. Zotov LV, Frolova NL, Grigoriev VY, Kharlamov MA. Using the satellite system for measuring the earth’s gravity field (GRACE) to assess the water balance of large river basins. Vestnik Moskovskogo Universiteta. Seria 5, Geografia. 2015; (4):27—34. (In Russ).
  13. Kiselev AV, Muratova NR, Gorny VI, Tronin AA. Relation between available water content in soil and gravity force (from GRACE data). Sovremennye problemy distantsionnogo zondirovaniya Zemli iz kosmosa. 2015; 12(6):7—16. (In Russ).
  14. Kiselev AV, Gorny VI, Kritsuk SG, Tronin AA. Indication of dangerous natural phenomena by variations of the Earth’s gravitational field (according to satellite surveys by the GRACE system). Sovremennye problemy distantsionnogo zondirovaniya Zemli iz kosmosa. 2016; 13(6):13—28. (In Russ). doi: 10.21046/2070–7401– 2016–13–6–13–28
  15. Savin IY, Markov ML, Ovechkin SV, Isaev VA. the Trend of General waterlogging in the European part of Russia revealed by GRACE satellite data. Dokuchaev Soil Bulletin. 2016; (82):28—41. (In Russ).
  16. Wahr J, Molenaar M, Bryan F. Time-variability of the earth’s gravity field: Hydrological and oceanic effects and their possible detection using GRACE. Journal of Geophysical Research: Solid Earth. 1998; 103(B12):30205—30229. doi: 10.1029/98JB02844
  17. Tapley BD, Bettadpur S, Watkins M, Reigber C. The gravity recovery and climate experiment: Mission overview and early results. Geophys Res Lett. 2004; 31(9): L09607. doi: 10.1029/2004GL019920
  18. Swenson S, Wahr J. Post-processing removal of correlated errors in GRACE data. Geophys Res Lett. 2006; 33(8): L08402. doi: 10.1029/2005GL025285
  19. Landerer FW, Swenson SC. Accuracy of scaled GRACE terrestrial water storage estimates. Water Resources Research. 2012; 48(4): W04531. doi: 10.1029/2011WR011453

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».