Global land water storage change from GRACE over 2002–2009; Inference on sea level

Global change in land water storage and its effect on sea level is estimated over a 7-year time span (August 2002 to July 2009) using space gravimetry data from GRACE. The 33 World largest river basins are considered. We focus on the year-to-year variability and construct a total land water storage time series that we further express in equivalent sea level time series. The short-term trend in total water storage adjusted over this 7-year time span is positive and amounts to 80.6 ± 15.7 km3/yr (net water storage excess). Most of the positive contribution arises from the Amazon and Siberian basins (Lena and Yenisei), followed by the Zambezi, Orinoco and Ob basins. The largest negative contributions (water deficit) come from the Mississippi, Ganges, Brahmaputra, Aral, Euphrates, Indus and Parana. Expressed in terms of equivalent sea level, total water volume change over 2002–2009 leads to a small negative contribution to sea level of –0.22 ± 0.05 mm/yr. The time series for each basin clearly show that year-to-year variability dominates so that the value estimated in this study cannot be considered as representative of a long-term trend. We also compare the interannual variability of total land water storage (removing the mean trend over the studied time span) with interannual variability in sea level (corrected for thermal expansion). A correlation of ∼0.6 is found. Phasing, in particular, is correct. Thus, at least part of the interannual variability of the global mean sea level can be attributed to land water storage fluctuations.

RésuméL’effet de la variation des stocks d’eau dans les réservoirs continentaux sur le niveau de la mer est estimé à partir des données de gravimétrie spatiale GRACE (qui fournissent les variations du stock d’eau intégré verticalement) sur une période de sept ans (août 2002 à juillet 2009). On considère les 33 plus grands bassins hydrographiques du monde. L’étude se concentre sur la variabilité interannuelle et on calcule une série temporelle du stock d’eau total, ainsi que la tendance de chaque bassin et la tendance totale sur la période. Plusieurs bassins présentent une tendance positive de stock d’eau sur 2002–2009 (Amazone, Lena, Yenisei, Zambèze, Orénoque et Ob). D’autres bassins montrent un déficit d’eau sur la période: Mississipi, Gange, Brahmapoutre, Aral, Euphrates, Indus et Parana. La variation du stock total d’eau est positive et estimée à 80,6 ± 15,7 km3 par an, ce qui correspond à une contribution totale négative au niveau de la mer, de –0,22 ± 0,05 mm par an. Un autre aspect de cette étude concerne les fluctuations interannuelles du stock d’eau total que l’on compare aux variations interannuelles du niveau de la mer (après correction de l’expansion thermique des océans). Une corrélation de ∼0,6 est observée, avec en particulier un bon phasage entre les oscillations des deux séries. Ce résultat suggère que la variabilité interannuelle du niveau moyen de la mer est en partie due aux oscillations du stock d’eau sur les continents.