Hur man mäter all världens färskvatten

166

Fjärranalys har gjort det lättare för forskare att övervaka floder, sjöar och reservoarer. Kommer det att hjälpa oss att bli smartare på hur vi hanterar dem?

SAR för KongoflodenSAR of the Congo River En syntetisk bländarradarbilden är en mosaik av Kongofloden.European Space Agency

av

22 december 2021

Kongofloden är världens näst största flodsystem efter Amazonas. Mer än 75 miljoner människor är beroende av den för mat och vatten, liksom tusentals arter av växter och djur som lever i de träsk och torvmarker som den stöder. Den massiva tropiska regnskogen spridda över dess mitt hjälper till att reglera hela jordens klimatsystem. Mängden vatten i systemet är dock något av ett mysterium.

Hydrologer och klimatforskare förlitar sig på övervakningsstationer för att spåra floden och dess anslutna vattendrag när de flyter och samlas i sex länder, och för att mäta nederbörd. Men det som en gång var ett nätverk av cirka 400 stationer har minskat till bara 15, vilket gör det svårt att veta exakt hur klimatförändringarna påverkar ett av Afrikas viktigaste flodområden.

Vattenfrågan&världen

Denna berättelse var en del av vårt januarinummer 2022

“För att vidta åtgärder, för att hantera vatten måste vi veta om våra vattenresurser”, säger Benjamin Kitambo, en geolog vid Congo Basin Water Resources Research Center i Kinshasa, Demokratiska republiken Kongo. “Men vi kan inte veta något som vi inte mäter.”

Forskare runt om i världen fyller i allt större utsträckning dataluckor på marken med hjälp av information som samlats in från rymden. Satelliter utrustade med fjärravkänningsinstrument kan titta in på platser där “in situ”-mätningar – de som tas på plats – är föråldrade, svåra att samla in eller hålls privata.

Kitambo talade via videosamtal från Toulouse, Frankrike, där han bedriver doktorandforskning vid Laboratory of Space Geophysical and Oceanographic Studies. I dagarna analyserar han mängder av satellitmätningar och hydrologiska modeller för att förstå hur Kongoflodens bifloder, våtmarker, sjöar och reservoarer förändras. Det inkluderar att studera uppgifter från mer än 2 300 “virtuella” mätstationer, som uppskattar två nyckelmått över hela bassängen: “ytvattenhöjd” eller vattennivån över en referenspunkt och ytvattenutbredning.

Han säger att de flesta av regionens fältdata går tillbaka till före 1960, det år som de flesta länder i regionen blev oberoende från europeiska kolonisatörer. Sedan dess har forskningen där minskat kraftigt och det har visat sig svårt att samla in data om ytvatten.

Fritz Policelli och hans team på Goddard Space Flight Center skapar kartor som den här preliminära kartan över Ohiofloden genom att kombinera maskininlärning med data som samlats in av Sentinel-1 för att spåra strömbredder.NASA GODDARD SPACE FLIGHT CENTER/UNIVERSITY OF MARYLAND < /figur>

För ungefär fem år sedan började forskningscentret Congo Basin att installera ett nätverk av vattenövervakningsstationer för att åtgärda den “allvarliga bristen på grundläggande kunskap” om flodens huvudsakliga farbara kanaler, som ofta fungerar som vägar. Men vissa platser i den stora bassängen var för avlägsna eller oländiga för forskare att nå. I andra tog folk bort de nyinstallerade instrumenten för att sälja materialet, eller för att de fruktade att bli spionerade på.

Till stödja MIT Technology Reviews journalistik, överväg att bli prenumerant.

Många delar av världen står inför liknande utmaningar. Länder i Latinamerika och Karibien har sett en “dramatisk nedgång” i markbaserade mätningar sedan 1980-talet, enligt en bedömning från 2018 publicerad i tidskriften Water Resources Research. I Mekongflodens bassäng – som sträcker sig genom sex nationer från Kina till Vietnam – bevakar länder noggrant sina uppgifter om vattentillgång, om de överhuvudtaget samlar in dem.

Ändå är vattenmätning nyckeln till att hjälpa människor att förbereda sig för naturligt katastrofer och anpassa sig till klimatförändringarna, säger experter. Stigande globala temperaturer förväntas öka risken för stormar och översvämningar i vissa områden och svår torka i andra. Samtidigt förändrar och anstränger massiva infrastrukturprojekt och vidsträckt stadsutveckling sötvattenresurser som floder och sjöar.

Detta behov av att veta driver en rad ambitiösa forskningsinitiativ som använder fjärranalysverktyg. I takt med att tekniken för att samla in och analysera data från rymden utvecklas, får forskare en tydligare bild av hur vatten strömmar över jorden och cirkulerar i atmosfären.