Filter by Themen
Filter by Kategorien
Filter by Veranstaltungsschlagworte
FS Logoi

Monitoring groundwater changes more precisely

Researchers from GFZ German Research Centre for Geosciences, Potsdam, and a geologist from Oberlin College, USA, combined satellite-based measurement data with other methods to quantify groundwater amounts. As a result, they were able to obtain reliable groundwater data even for smaller river basins.

von | 04.08.20

Asia's water regime is dominated by monsoon.

Knowledge of underground water storage is of existential importance for agriculture as well as for the drinking water supply in many regions. These reservoirs are replenished by precipitation and seeping water, which in turn feeds rivers and lakes and allows rivers to flow in dry seasons. Measurements, however, are difficult because it is difficult to look into the earth, so one has to rely on either point values only – via boreholes and wells – or on calculations from precipitation and runoff data.
Since 2002 there has been another method of measuring groundwater changes: via the GRACE satellite missions (from 2002 to 2017) and GRACE-Follow On (since 2018), the change in the amount of water in and on the earth can be determined on the basis of its gravity field signal. But this method also has its pitfalls. First, the mass changes measured by the GRACE-FO satellites say nothing about the depth in which the mass is located: Do lakes empty at the surface? Is the level of rivers falling? Or does water drain from deeper layers? Secondly, the GRACE-FO satellites provide data for comparatively large areas of several tens of thousands of square kilometers. It is currently not possible to resolve the gravity field data more precisely.

Data from almost 250 river basins in Asia

In their new study researchers from Potsdam and their colleague from USA are showing how different measures can be cleverly combined to obtain reliable groundwater date even for small river basins. They investigated the seasonal water storage in almost 250 river basins in Asia, whose water regimes is dominated by monsoon. The size of the individual areas varies from one thousand to one million square kilometers. The study covers almost all of Asia.
The water balance on our planet is characterized by three main variables: precipitation, surface runoff and evaporation. The difference of these goes into or flows out of various reservoirs, e.g. the groundwater. Time series of measuring stations on rivers (hydrographs) after persistent precipitation show typical falling curves (so-called recession curves), which reflect the emptying of water reservoirs. Groundwater fluctuations can be estimated from these curves. Another method is the comparison of precipitation and runoff values by the time delay of the runoff; the temporary intermediate storage results in a so-called P-Q hysteresis. P stands for precipitation and Q for runoff. The area or size of the hysteresis loop can be used as a measure for the intermediate storage.
The study in Earth and Planetary Science Letters now shows that the P-Q hysteresis and the gravity field data of GRACE missions are strongly correlated. According to the study, both reflect seasonal groundwater changes very well. As a consequence, this means that a combination of precipitation and runoff data and GRACE gravity field data can also be used to record groundwater in catchment areas that are only about 1000 square kilometers in size.
Original publication: Schmidt, A.H., Lüdtke, S., Andermann, C., 2020. Multiple measures of monsoon-controlled water storage in Asia. Earth and Planetary Science Letters. DOI: 10.1016/j.epsl.2020.116415 Scientific contact:
Dr. Christoff Andermann
Section Geomorphology
Helmholtz Centre Potsdam GFZ German Research Centre for Geosciences
Phone: +49-331-288-28822
Email: christoff.andermann@gfz-potsdam.de

Bildquelle, falls nicht im Bild oben angegeben:

Jetzt Newsletter abonnieren

Stoff für Ihr Wissen, jede Woche in Ihrem Postfach.

Hier anmelden

30. TZW-Kolloquium am 3. Dezember in Karlsruhe oder online
30. TZW-Kolloquium am 3. Dezember in Karlsruhe oder online

Die Herausforderungen der Wasserversorger steigen und stellen hohe Anforderungen an die tägliche Arbeit. Das TZW-Kolloquium bietet seit 30 Jahren Dialog zu Wasserinnovationen. Beim KOLLOQ 2025, das am 3. Dezember in Karlsruhe oder online stattfindet, möchte das Technologiezentrum Wasser (TZW) die Teilnehmer auf den neuesten Stand der Wasserforschung bringen und bietet die Möglichkeit zum Fachaustausch und zur Vernetzung.

mehr lesen
Startup-Förderung im globalen Tech-Hub
Startup-Förderung im globalen Tech-Hub

Auf der internationalen Technologiekonferenz Valencia Digital Summit (VDS) stellt Würth Elektronik, Hersteller elektronischer Bauelemente, seine Zusammenarbeit mit dem Startup Hydrop Systems vor, das mit dem Lesegerät Hydropmeter eine präzise Verbrauchsüberwachung und Leckagendetektion ermöglicht.

mehr lesen
EnergieTag der DWA am 3. Dezember in Frankfurt
EnergieTag der DWA am 3. Dezember in Frankfurt

Am 3. Dezember 2025 findet in Kelsterbach (bei Frankfurt a. M.) der EnergieTag statt. Die Tagung der Deutschen Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V. (DWA) zeigt, wie Kläranlagen aktiv zur Energiewende beitragen können.

mehr lesen
Klimawandel in der Schweiz laut Forschern besonders ausgeprägt
Klimawandel in der Schweiz laut Forschern besonders ausgeprägt

Die Schweiz erlebt den Klimawandel stärker als viele andere Regionen der Welt. Zu diesem Ergebnis kommen die am 4. November 2025 vorgestellten neuen Klimaszenarien von MeteoSchweiz und der Eidgenössischen Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich), die im Beisein von Bundesrätin Elisabeth Baume-Schneider präsentiert wurden.

mehr lesen
REGIONALE 2025: Zukunftsstrategie für Ressource Wasser
REGIONALE 2025: Zukunftsstrategie für Ressource Wasser

Das Bergische RheinLand positioniert sich als Vorreiterregion im nachhaltigen Umgang mit heimischen Ressourcen. Der Fachkongress „Alles Ressource! Ressourcenlandschaft im Bergischen RheinLand“, der am 28. Oktober in Lindlar stattfand, rückte auch das Thema Wasser in den Fokus.

mehr lesen

Passende Firmen zum Thema:

Sie möchten die gwf Wasser + Abwasser testen

Bestellen Sie Ihr kostenloses Probeheft

Überzeugen Sie sich selbst: Gerne senden wir Ihnen die gwf Wasser + Abwasser kostenlos und unverbindlich zur Probe!

Finance Illustration 03