Assessing hydrological changes in the Murray-Darling basin

Abstract

In this diploma thesis GRACE-derived time-variable gravity, TRMM precipitation, and in-situ hydrological observations (water level, river flow) between May 2003 and April 2009 (6 years) are used to assess hydrological changes in the Murray-Darling Basin (MDB). The investigations in terms of Multiple Linear Regression Analysis (MLRA) and Principal Component Analysis (PCA) show distinct differences between the northern and southern climatic regions of the MDB. While the north is dominated by precipitation occurring within the early part of each year, precipitation appears in the south half a year later. Furthermore, a severe drought is detected, which appeared in 2006/07. The analysis of seasonal variations reveals that gravity changes are preceded by precipitation by about one month in the north of the MDB, while the south shows the inverse behaviour. The phase shift of gravity changes between the north and the south suggests a mass transport taking about 5 months to cross the MDB from the north to the south, which is confirmed by the in-situ hydrological observations.

Um hydrologische Änderungen im Murray-Darling Becken (MDB) aus den von GRACE abgeleiteten zeitlich variablen Schweredaten abschätzen zu können, werden diese Daten im Zeitraum von Mai 2003 bis April 2009 (6 Jahre) zusammen mit den Niederschlagsdaten der TRMM-Mission und den hydrologischen Beobachtungen vor Ort (Wasserstand, Abfluss) verwendet. Untersuchungen mittels Multipler Linearer Regressionsanalyse und Hauptkomponentenzerlegung zeigen deutliche Unterschiede zwischen den nördlichen und südlichen Klimaregionen des MDBs. Während der Norden durch Niederschläge dominiert ist, welche Anfang jedes Jahres auftreten, erscheinen Niederschläge im Süden ein halbes Jahr später. Desweiteren wird eine strenge Dürre detektiert, welche in den Jahren 2006/07 auftrat. Die Analyse jahreszeitlicher Variationen zeigt, dass Niederschläge im Norden ein Monat vor Schwereänderungen auftreten, während der Süden das gegenteilige Verhalten aufzeigt. Die Phasenverschiebung der Schwereänderungen zwischen dem Norden und Süden weist auf einen Massentransport mit einer Dauer von ca. 5 Monaten vom Norden zum Süden hin. Dieser Massentransport wird durch die hydrologischen Beobachtungen vor Ort bestätigt.