Undersøg spor Orkanen Harvey stormvand med GPS

Orkanen Harvey dumpede mere end 1,5 meter vand på det sydøstlige Texas i slutningen af ​​august 2017, hvilket gør den til den vådeste registrerede orkan i amerikansk historie. Men efter stormen gik, hvor blev alt det vand af?

I en ny, NASA-ledet undersøgelse, forskere brugte Global Positioning System (GPS) -data til at besvare dette spørgsmål og til at spore ikke bare, hvor Harveys stormvand endte på land, men også hvor lang tid det tog at forsvinde.

"Vi fastslog, at i de første otte dage efter landgang, 30 procent af Harveys stormvand blev fanget eller lagret på land - mest som stående vand, der sidder på overfladen. Omkring 60 procent blev tabt eller drænet i havet og Galveston Bay i løbet af de første dage efter stormen, og de resterende 10 procent gik tabt via evapotranspiration, eller en kombination af fordampning og plantetranspiration, "sagde første forfatter Chris Milliner fra NASA's Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, Californien.

De 30 procent vand, der blev lagret på land, spredtes derefter gradvist over en periode på cirka fem uger, sandsynligvis gennem fordampning, grundvandsafstrømning i nærliggende floder og påfyldning af akviferer.

Hvordan det virker

Opbygget af satellitter, modtagere og jordstationer placeret rundt om i verden, GPS giver forskere mulighed for at måle ændringer i Jordens overfladehøjde til en nøjagtighed på mindre end en tomme (et par millimeter). Det fungerer meget som GPS på din mobiltelefon, men med større nøjagtighed. Undersøgelsesteamet brugte daglige højdemålinger fra omkring 220 af disse jordstationer, fra det vestlige Texas til Louisiana, at spore ændringer i mængden af ​​stormvand på land efter orkanen.

"Når du sidder på en madras, din vægt trykker dens overflade ned. Jordskorpen er også elastisk og opfører sig på lignende måde under vægt af vand, "sagde Milliner." GPS måler mængden af ​​nedsynkning (eller depression), som fortæller dig, hvor meget vandmasse der skal presses på overfladen, og hvor vandet fordeles. "

Holdet fastslog, at i de første flere dage efter orkanen Harvey, jorden omkring Houston sænkede sig i højden med så meget som 20 millimeter. GPS-dataene sporede også et klart mønster af landforsænkning, der migrerede over Gulf Coast over en syv-dages periode, i overensstemmelse med orkanen Harvey's position. Efter denne indledende jordforsænkning, målinger fra GPS -stationer fandt ud af, at Jordens overflade gradvist steg op igen, angiver, at vand var drænet og fordampet fra land - ligesom en madras opfører sig, når du langsomt rejser dig og fjerner din vægt fra den.

For at opdage Jordens madraslignende reaktion på ændringer i vandmasse, teamet skulle først behandle GPS -dataene for at fjerne systematiske fejl kaldet common mode error (CME). CME fungerer hovedsageligt som "støj", der maskerer det hydrologiske signal. Ved hjælp af et uafhængigt komponentanalysefilter, teamet kunne statistisk adskille de rå GPS -data til CME og hydrologiske signaler. Dette tillod dem at kassere signalet, der var støj og udtrække det subtile hydrologiske signal, de søgte.

Med de filtrerede GPS -data, forskere var i stand til at bestemme den daglige størrelse og placering af overfladedepressionen og ud fra dette beregne den daglige vandmasse, der forårsagede det.

Hvorfor det betyder noget

Undersøgelsen viser - for første gang - at det er muligt robust at kvantificere daglige ændringer i vandlageret efter ekstreme nedbørshændelser som store orkaner. Det giver os mulighed for at se, hvor meget vand der midlertidigt lagres på land efter en større orkan, hvor det er gemt, og hvor lang tid det tager, før lagret vand forsvinder over tid.

Forskere, der ønsker at forstå, hvordan det hydrologiske system opfører sig som reaktion på store storme, drager fordel af disse oplysninger, men det samme gør vand- og oversvømmelsesforvaltere. Hvis de ved, hvor meget vand der blev lagret på land, og hvor lang tid det tog, før vandet forsvandt efter en større nedbørshændelse, de har en klarere forståelse af, hvad de kan forvente, når den næste major, regnintensiv storm rammer-og kan forberede sig derefter.

Studiet, med titlen "Sporing af vægten af ​​orkanen Harveys stormvand ved hjælp af GPS -data, "blev for nylig udgivet af tidsskriftet Videnskab fremskridt .