Developing a Stabilized Ensemble Kalman Filter for integrating daily GRACE/GRACE-FO data into process models (S-ENKF)
Final Report Abstract
Im Projekt wurde erfolgreich eine stabilisierte Methode entwickelt, um GRACE/-FO Daten in ein globales hydrologisches Modell (WaterGAP, Universität Frankfurt, AG Prof. Petra Döll) mittels Algorithmen zu assimilieren, die auf Generierung von Ensembles basieren und für die globale Anwendung optimiert wurden, zum Beispiel, indem räumliche Korrelationen zwischen Beobachtungen durch Lokalisierungstechniken einbezogen werden. Die Version GLWS2.0 unseres Datenstzes wurde öffentlich zur Verfügung gestellt, und eine neuere Version (GLWS3) befindet sich in Vorbereitung. Die Analyse von Signaturen (z.B., räumliche Trends) zeigt, dass der Gesamtwasserspeicher aus GLWS Eigenschaften der GRACE/-FO Beobachtungen und Modellsimulationen erbt, und somit einen gleichmäßigen Übergang zwischen beidem Datensätzen darstellt. Die Validierung gegen unabhängige Daten verdeutlicht, dass sowohl Gesamtwasserspeicher und Grundwasser aus GLWS realistischer ist als aus den GRACE/-FO Beobachtungen und/oder Simulationen allein bestimmte Datensätze. Verbesserungspotential wurde in der Assimilierungsmethodik und der Vorprozessierung der Daten identifiziert.
Publications
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Developing a Complex Independent Component Analysis (CICA) Technique to Extract Non-stationary Patterns from Geophysical Time Series. Surveys in Geophysics, 39(3), 435-465.
Forootan, Ehsan; Kusche, Jürgen; Talpe, Matthieu; Shum, C. K. & Schmidt, Michael
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Improving drought simulations within the Murray-Darling Basin by combined calibration/assimilation of GRACE data into the WaterGAP Global Hydrology Model. Remote Sensing of Environment, 204, 212-228.
Schumacher, M.; Forootan, E.; van Dijk, A.I.J.M.; Müller, Schmied H.; Crosbie, R.S.; Kusche, J. & Döll, P.
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A framework for deriving drought indicators from the Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE). Hydrology and Earth System Sciences, 24(1), 227-248.
Gerdener, Helena; Engels, Olga & Kusche, Jürgen
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Hydrometeorological Extreme Events in West Africa: Droughts. Surveys in Geophysics, 44(1), 173-195.
Dibi-Anoh, Pauline A.; Koné, Moussa; Gerdener, Helena; Kusche, Jürgen & N.’Da, Christophe K.
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Revising precipitation – water storages – vegetation signatures with GRACE-based data assimilation. Journal of Hydrology, 612, 128096.
Gerdener, Helena; Kusche, Jürgen; Schulze, Kerstin; Ghazaryan, Gohar & Dubovyk, Olena
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GLWS 2.0: A global product that provides total water storage anomalies, groundwater, soil moisture and surface water with a spatial resolution of 0.5° from 2003 to 2019, PANGAEA, dataset.
Gerdener, H., K. Schulze & J. Kusche
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The global land water storage data set release 2 (GLWS2.0) derived via assimilating GRACE and GRACE-FO data into a global hydrological model. Journal of Geodesy, 97(7).
Gerdener, Helena; Kusche, Jürgen; Schulze, Kerstin; Döll, Petra & Klos, Anna
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Benefits and Pitfalls of GRACE and Streamflow Assimilation for Improving the Streamflow Simulations of the WaterGAP Global Hydrology Model. Journal of Advances in Modeling Earth Systems, 16(10).
Schulze, K.; Kusche, J.; Gerdener, H.; Döll, P. & Müller, Schmied H.
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Observations indicate regionally misleading wetting and drying trends in CMIP6. npj Climate and Atmospheric Science, 7(1).
Jensen, Laura; Gerdener, Helena; Eicker, Annette; Kusche, Jürgen & Fiedler, Stephanie
