Gdzie i kiedy pojawia się woda powierzchniowa na Ziemi, ma ogromne znaczenie dla każdego życia. Ale ta woda ciągle płynie. Jeziora, rzeki i mokradła naturalnie odpływają i płyną; ludzie kierują wodę do własnego użytku i zatapiają ją w zbiornikach. Teraz naukowcy zmapowali miliony zdjęć satelitarnych w wysokiej rozdzielczości, aby udokumentować historię wód powierzchniowych Ziemi sprzed trzech dekad - ujawniając dramatyczny wpływ ludzkości, a także naturalną zmienność wzorców wody.
powiązana zawartość
- Naukowcy odkrywają najstarszą znaną kałużę wody
Inżynier rolnictwa Jean-Francois Pekel i jego współpracownicy stworzyli rodzaj wirtualnej wehikułu czasu, pokazując przeszłe zmiany w wodach powierzchniowych i zapewniając podstawę do sporządzenia wykresu zmieniającej się przyszłości naszego wodnego świata. Aby osiągnąć ten wyczyn, Pekel i współpracownicy wykorzystali ponad 3 miliony zdjęć LANDSAT przedstawiających ziemskie jeziora, tereny podmokłe i rzeki wykonane w latach 1984–2015. Oceniali ilościowo zmiany globalnego systemu wodnego w tym okresie czasu z miesiąca na miesiąc. Następnie przeanalizowali ten prawdziwy ocean danych satelitarnych za pomocą platformy chmurowej Google Earth Engine.
Rezultat jest tak samo oszałamiający wizualnie, jak cenny naukowo. „[To] pozwala nam cofnąć się w czasie i dokonać dokładnych pomiarów naszego zmieniającego się środowiska”, mówi Pekel, ze Wspólnego Centrum Badawczego Komisji Europejskiej w Isprze we Włoszech. „Mierzenie przeszłości przyczynia się do zrozumienia długoterminowych konsekwencji naszych przeszłych wyborów ekonomicznych i społecznych oraz przyczynia się do bardziej świadomych decyzji zarządczych w przyszłości.” Dodaje: „Stare powiedzenie [to], że nie można zarządzać czego nie można zmierzyć. ”
Mapa rozmieszczenia i zmian wód powierzchniowych na przestrzeni 32 lat z ponad 3 milionów zdjęć satelitarnych Landsat. Ta mapa pokazuje rzekę Ob (Река Обь) w zachodniej Syberii w Rosji i rejestruje wzory przestrzenne i czasowe w wodach powierzchniowych. Ciemnoniebieskie kolory to obszary stałej wody, a jaśniejsze niebieskie kolory to obszary wody sezonowej. Zielone kolory reprezentują nowe obszary wody sezonowej, a różowe kolory oznaczają obszary utraconej wody sezonowej. (Komisja Europejska - Wspólne Centrum Badawcze, 2016) Zdjęcia pokazują, że od 1984 roku stałe wody powierzchniowe zniknęły z prawie 90 000 kilometrów kwadratowych obszaru, który obejmuje głównie Bliski Wschód i Azję Środkową. Ponad 70 procent wszystkich strat wody wystąpiło w pięciu sąsiadujących krajach: Iraku, Iranie, Afganistanie, Uzbekistanie i Kazachstanie. Autorzy stwierdzają, że susza jest częściowo winna, ale podobnie dzieje się z działalnością człowieka, taką jak nieuregulowane wycofania rzek i ich urozmaicenie, tamy i późniejsze kurczenie się południowego Morza Aralskiego.
Jednak nowe stałe wody powierzchniowe utworzyły się ponad dwukrotnie ponad tym obszarem, a wszystkie kontynenty z wyjątkiem Oceanii wykazują obszary takiego wzrostu, głównie z powodu wypełnienia zbiorników. (Oceania wykazuje bardzo małą stratę.) To zaskakujące, ponieważ badania pokazują, że ogół ludzi spuszcza słodką wodę szybciej, niż się spodziewaliśmy.
Jednym z najbardziej uderzających wniosków, jakie można wyciągnąć z danych, jest lokalizacja zmian. Przy rozdzielczości 30 metrów te szczegółowe obrazy pozwoliły zespołowi zobaczyć miliony jezior o rozmiarach mniejszych niż 1 kilometr kwadratowy, ale razem mogą stanowić aż 40 procent całkowitej powierzchni wód śródlądowych na Ziemi.
Niektóre ziemie są bogate w wodę: Ameryka Północna posiada nieco ponad połowę stałych wód powierzchniowych Ziemi, ale zamieszkuje ją mniej niż 5 procent jej mieszkańców. Azja, w której żyje 60 procent ludzi, ma tylko 9 procent stałej wody na Ziemi - chociaż jej wody powierzchniowe wzrosły o 23 procent w tym okresie głównie ze względu na boom w budowie zbiorników. Afryka i Ameryka Łacińska mają około 9 procent stałej wody na Ziemi, ale woda w Afryce jest dzielona przez dwa razy więcej ludzi: 16 procent całego świata w porównaniu do 8, 6 procent.
Mapa rozmieszczenia i zmian wód powierzchniowych na przestrzeni 32 lat z ponad 3 milionów zdjęć satelitarnych Landsat. Ta mapa pokazuje wlot na południu Półwyspu Ptasiej Głowy w Papui Zachodniej w Indonezji i rejestruje wzory przestrzenne i czasowe w wodach powierzchniowych. Ciemnoniebieskie kolory to obszary stałej wody, a różowe kolory pokazują obszary, w których woda występuje rzadziej. (Komisja Europejska, Wspólne Centrum Badawcze, 2016) Każdy region zawiera także swój sprawiedliwy udział w wygranych i przegranych. „Na przykład, jeśli weźmiemy pod uwagę Stany Zjednoczone Ameryki, stałe wody powierzchniowe tego kraju są względnie stabilne - ogólne obszary wzrosły o 0, 5 procent od 1984 roku”, mówi Pekel. „Ale w tym samym okresie sześć stanów zachodnich (Arizona, Kalifornia, Idaho, Nevada, Oregon, Utah) straciło 33 procent swoich stałych powierzchni wody z powodu kombinacji suszy i ciągłego zapotrzebowania na wodę.” (Powiązane: Biorąc Bliższe spojrzenie na globalne niedobory wody.)
Dai Yamazaki, inżynier hydrodynamiczny z Japońskiej Agencji ds. Nauki i Technologii Morsko-Ziemskiej, nazywa nową kolekcję zdjęć najlepszym jak dotąd zrozumieniem zmieniających się wód powierzchniowych Ziemi. Woda powierzchniowa „jest ogólnie najbardziej dostępnym zasobem wody dla ludzi w wielu częściach świata, a także dla wielu zwierząt i roślin łatwo dostępna woda jest niezbędna dla ich życia”, zauważa Yamazaki, który nie był zaangażowany w Badania. „Ponadto istnienie lub brak wód powierzchniowych może być wskaźnikiem powodzi i suszy [dlatego] ta oparta na obserwacjach analiza globalnej dynamiki wód powierzchniowych jest bardzo ważna”.
Główne zmiany wód powierzchniowych bezpośrednio napędzane przez inżynierów człowieka są zazwyczaj łatwiejsze do wykrycia z kosmosu niż zmiany spowodowane zmianami klimatu. Pekel powołuje się na odbudowę laguny Garabogazköl Aylagy w Turkmenistanie po naruszeniu tamy między laguną a Morzem Kaspijskim w 1992 r. Kryzys na Morzu Aralskim, spowodowany w dużej mierze zmianą rzek, które zasilały morze, jest również oczywisty z kosmosu.
Skutki zmieniającego się klimatu są trudniejsze do zaobserwowania, ponieważ są uwikłane w tak wiele innych czynników, w tym zmianę wykorzystania wody przez ludzi. Ale niektóre można łatwo zobaczyć, na przykład suszę, która dotknęła Australię w latach 2001-2009.
Wyróżniają się także wodniste zmiany na dachu świata. „W niektórych miejscach, takich jak płaskowyż tybetański, gdzie bezpośredni wpływ człowieka jest ograniczony, związek przyczynowo-skutkowy z klimatem można jednoznacznie ustalić i faktycznie potwierdzają go inne badania”, mówi Pekel.
Mapa rozmieszczenia i zmian wód powierzchniowych na przestrzeni 32 lat z ponad 3 milionów zdjęć satelitarnych Landsat. Ta mapa pokazuje górne odcinki rzeki Jenisej (Река Енисей) w Rosji i uchwyca wzory przestrzenne i czasowe w wodach powierzchniowych. Ciemnoniebieskie kolory to obszary stałej wody, a różowe kolory pokazują obszary, w których woda występuje rzadziej. (Komisja Europejska, Wspólne Centrum Badawcze, 2016) Jak zauważa, ekspansja jezior na płaskowyżu tybetańskim była spowodowana przyspieszonym stopniem śniegu i lodowca spowodowanym wzrostem temperatur i zwiększonymi opadami. „W płaskowyżu tybetańskim imponuje zarówno szybkość, jak i zakres obserwowanych zmian w rozszerzaniu się jezior. To dość wyraźny komunikat, że rzeczy szybko się zmieniają na „trzecim biegunie” - dodaje.
„Zmiany klimatu są zjawiskiem o zasięgu globalnym, ale zainteresowanie ludzi musi zależeć od tego, jak wpływają one na ich zwykłe życie”, dodaje Yamazaki. „Ta praca jest wykonywana w skali globalnej, ale ma wystarczającą rozdzielczość przestrzenną, aby wykryć lokalne zmiany. Właśnie dlatego wiele osób uważa, że ta praca jest świetna. ”
Pekel i koledzy stworzyli mapy ilustrujące wodę stałą i sezonową, zyski w porównaniu do strat, spójność sezonowych cykli wodnych i wiele więcej - wszystko to jest bezpłatnie dostępne w Global Surface Water Explorer. Ostatecznie odkrycia dostarczone przez te spektakularne zdjęcia i leżące za nimi zestawy danych stanowią cenne narzędzie do informowania o przyszłym zarządzaniu i zmianach polityki.
