Satellite altimetry over small reservoirs in the Brazilian semiarid region

Abstract

Northeast Brazil is one of the most populated semiarid regions in the world. The region is highly dependent on reservoirs for human water supply, irrigation, industry, and livestock. The objective of this study was to validate water level time series from the satellites Envisat, SARAL, Sentinel-3A/-3B, Jason-2/-3 in small reservoirs in Northeast Brazil. In total, we evaluated the water level time series of 20 reservoirs. The Sentinel-3B outperforms the other altimeters with a maximum RMSE of 0.21 m. In seven reservoirs with updated depth-area-volume curves, the altimetric water level was used to calculate the corresponding volume. The obtained volume was then compared to the volume given by the same curve by using in situ stage. Our investigations showed that, in the case of small reservoirs, the precision of water level time series derived from satellite altimetry is mainly governed by the seasonal variability of the water storage especially at the end of the 2012-2017 drought period. O Nordeste do Brasil é uma das regiões semiáridas mais populosas no mundo. A região é altamente dependente de reservatórios para abastecimento humano de água, irrigação, indústria e pecuária. O objetivo deste estudo foi validar séries temporais de níveis de água dos satélites Envisat, SARAL, Sentinel-3A/-3B, Jason-2/-3 em pequenos reservatórios no Nordeste do Brasil. No total, foram avaliadas as séries temporais de nível da água de 20 reservatórios. O Sentinel-3B superou os outros altímetros com um RMSE máximo de 0,21 m. Em sete reservatórios com curva cota-área-volume atualizadas, o nível de água dos satélites foi utilizado para calcular o volume correspondente. O volume obtido foi então comparado ao volume dado pela mesma curva usando nível medido. Os resultados mostraram que, no caso de pequenos reservatórios, a precisão das séries temporais de nível da água derivadas da altimetria de satélite é governada principalmente pela variabilidade sazonal do armazenamento especialmente no final do período de seca 2012-2017.