Recent hydrological behavior of the East African great lakes region inferred from GRACE, satellite altimetry and rainfall observations

Abstract

We have jointly analysed space gravimetry data from the GRACE space mission, satellite altimetry data and precipitation over the East African Great Lakes region, in order to study the spatiotemporal variability of hydrological parameters (total water storage, lake water volume and rainfall). We find that terrestrial water storage (TWS) from GRACE and precipitation display a common mode of variability at interannual time scale, with a minimum in late 2005, followed by a rise in 2006–2007. We argue that this event is due to forcing by the strong 2006 Indian Ocean Dipole (IOD) on East African rainfall. We also show that GRACE TWS is linked to the El Niño-Southern Oscillation cycle. Combination of the altimetry-based lake water volume with TWS from GRACE over the lakes drainage basins allows estimating soil moisture and groundwater volume variations. Comparison with the WGHM hydrological model outputs is performed and discussed. Nous avons conjointement analysé des données de gravimétrie spatiale de la mission spatiale GRACE, d’altimétrie spatiale et de précipitation au-dessus de la région des Grands Lacs d’Afrique de l’Est, afin d’étudier la variabilité spatiotemporelle de certains paramètres hydrologiques (stock d’eau total, volume d’eau du lac et précipitation) de cette région. Nous trouvons que le stock d’eau total issu de GRACE et les précipitations présentent un mode de variabilité interannuelle commun, avec un minimum marqué fin 2005, puis une augmentation en 2006–2007. Nous montrons que cet événement est dû au forçage du dipôle de l’océan indien de 2006 sur les précipitations de l’Est africain. Nous montrons également que la variation du stock d’eau continentale de cette région est liée à ENSO (El Niño-Southern Oscillation). En combinant les variations de volume des lacs, obtenues par altimétrie, avec celles du stock d’eau continentale de GRACE, nous estimons la variation de l’humidité des sols et des eaux souterraines que nous comparons aux sorties du modèle hydrologique WGHM.