ارزيابي تغييرات ذخيره آب‌زيرزميني با استفاده از داده‌هاي ماهواره GRACE در آبخوان دشت روانسر در استان كرمانشاه

Evaluation of groundwater storage changes using GRACE satellite data in Ravansar plain aquifer in Kermanshah province

بررسي تغييرات آب‌زيرزميني در نواحي خشك و نيمه­ خشك از اهميت ويژه­اي برخوردار است.افت سطح آب در آبخوان‌هاي استان كرمانشاه به‌قدري شديد بوده به‌طوري كه در دهه‌هاي اخير به حدود10 متر در برخي نقاط رسيده است. هدف از پژوهش حاضر ارزيابي داده‌هاي ماهواره GRACE جهت برآورد ذخيره­ ي آب‌زيرزميني آبخوان روانسر در استان كرمانشاه مي‌باشد. لذا در اين پژوهش ضمن بررسي سطح ايستابي چاه‌هاي مشاهداتي آبخوان روانسر و نيز پهنه‌بندي مكاني اين تغييرات با استفاده از روش كريجينگ در نرم ­افزار GIS وضع موجود منطقه مورد ارزيابي قرار گرفت. سپس به‌منظور ارزيابي داده‌هاي ماهواره GRACE كدنويسي الگوريتم‌هاي JPL,GFS,CSR,CRI در محيط محاسبات ابري گوگل‌ارث‌اينجين صورت گرفت و پس از آن تغييرات ماهانه و سالانه ­ي آب معادل مايع (LWE) محاسبه‌گرديد. همچنين مقدار رطوبت خاك(SM) از مدل هيدرولوژيكي GLDAS برآورد گرديد و با كسر مقدار رطوبت خاك از مقادير برآوردي ماهواره GRACE ميزان تغييرات ذخيره­ ي آب‌زيرزميني در مقايسه با مقادير مشاهداتي آن به‌دست‌آمد. اين پژوهش نشان داده است كه نه تنها مي‌توان از داده‌هاي ماهواره GRACE در برآورد ميزان تغييرات ذخيره­ ي آب‌زيرزميني در آبخوان‌ها استفاده نمود بلكه داده‌هاي مذكور از دقت قابل قبولي نيز برخوردار مـي‌باشند. مقايسه ­ي نتايج الگوريتم‌هاي مختلف نشان داد كه الگوريتم JPL با ضريب همبستگي 0/73، بيشترين همبستگي را با داده‌هاي مشاهداتي داراست. ضمناً مقادير تغييرات ذخيره ­ي آب‌زيرزميني برآوردي از ماهواره GRACE در مقايسه با مقادير مشاهداتي نشان‌دهنده­ ي كاهش ذخيره ­ي آب‌زيرزميني معادل 1/8- سانتي­متر بر اساس الگوريتم JPL بوده است.

The drop in water level in the aquifers of Kermanshah province has been so severe that it has reached about 10 meters in some places. The purpose of this study is to evaluate GRACE satellite data to estimate the groundwater storage of Ravansar aquifer in Kermanshah province. Therefore, in this study, while examining the water level of Ravansar aquifer observation wells and also the spatial zoning of these changes, the current situation of the region was evaluated using Kriging method in GIS software. Then, in order to evaluate the GRACE satellite data, the JPL, GFS, CSR, and CRI algorithms were coded in Google Earth Engine cloud computing environment, and then the monthly and annual changes of liquid water Equivalent (LWE) were calculated. Also, the amount of Soil Moisture (SM) was estimated from the GLDAS hydrological model and by subtracting the amount of soil moisture from the estimated values of GRACE , the amount of changes in groundwater storage compared to its observational values was obtained. This study showed that not only can GRACE data be used to estimate the rate of changes in groundwater storage in aquifers, but also the data are of acceptable accuracy. Comparison of the results of different algorithms showed that the JP algorithm with a correlation coefficient of 0.73 has the highest correlation with observational data. According to the JPL , the values of changes in groundwater storage estimated from GRACE compared to the observed values show a decrease in groundwater storage of -1.8 cm.