Во многих частях мира люди до сих пор не знали, сколько воды забирается из водоносных горизонтов.
Примерно в 200 милях над поверхностью Земли два спутника вращаются вокруг планеты, всегда на расстоянии от 106 до 193 миль друг от друга. Но хотя эти близнецы, называемые Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE), живут в космосе, они оказывают неоценимую помощь в управлении природными ресурсами на земле.
GRACE создала уникальную картину изменений уровня грунтовых вод вокруг Земли за последние 11 лет. Эта информация уже помогает водопользователям и политикам управлять скудными ресурсами подземных вод в Калифорнии, бассейне Тигра и Евфрата и ряде других мест по всему миру. Это также является примером того, как спутники и дистанционное зондирование меняют водный мир.
«GRACE и другие подобные спутниковые проекты открывают новые горизонты для управления водными ресурсами», - сказала Бетси Отто, директор проекта Aqueduct WRI.
Банковские счета без баланса
По данным Геологической службы США (USGS), примерно 26% пресной воды, ежедневно забираемой в США, поступает из подземных вод. Это число варьируется в разных регионах и странах, но водоносные горизонты, хранящие подземные воды, являются важным источником питьевой воды и основным буфером от засухи во всем мире, предлагая более стабильные запасы, когда поверхностные источники, такие как озера и водохранилища, истощаются. Но во многих частях мира общедоступной информации о том, сколько воды содержит тот или иной водоносный горизонт, практически нет. Редко кто знает, сколько воды забирают люди или как это связано с темпами пополнения.
Даже в таком развитом штате, как Калифорния, землевладельцы могут качать подземные воды без какой-либо отчетности или учета. На частной земле владельцы платят только за электроэнергию своих насосов, а не за воду, которую они потребляют. Специфика, конечно, меняется по всему миру, но общим знаменателем является незнание уровней грунтовых вод и устойчивых темпов забора.
«Это все равно, что снять деньги с вашего банковского счета, не зная, сколько денег на вашем банковском счете», - сказала Кейт Восс, научный сотрудник Центра гидрологического моделирования Калифорнийского университета (UCCHM), Калифорнийский университет. Ирвин. «Это действительно ужасающая перспектива».
Использование спутников для обеспечения прозрачности и улучшения данных
Вот тут и появляется ГРЕЙС.
По мере того, как спутники вращаются вокруг Земли, один из которых пересекает заданную точку на расстоянии от 106 до 193 миль перед другим, они постоянно отслеживают расстояние между ними с невероятной точностью. Первый спутник движется вверх и вниз в зависимости от массы Земли под ним. Чем больше масса под ним, тем сильнее гравитация действует на спутник и тем дальше он движется вниз.
Эти спутники обеспечивают прозрачность и необходимые данные, которые могут компенсировать отсутствие наземного мониторинга водных ресурсов по всему миру. Например, в бассейне Тигра и Евфрата на Ближнем Востоке в 2007 году произошла сильная засуха, и спутники GRACE зафиксировали снижение уровня грунтовых вод в северном Ираке. Исследователи узнали, что хорошо развитая инфраструктура каналов и водохранилищ в Турции может хранить достаточно воды для поддержания урожая во время засухи, но в Сирии и Ираке такой инфраструктуры не было. Их фермеры были вынуждены использовать подземные воды.
Урожайность сельскохозяйственных культур в Сирии и Ираке резко упала после 2007 года. Турция - верхний потребитель - отказалась сбрасывать дополнительные стоки в соседние страны, а нехватка воды стала настолько серьезной, что некоторые фермеры покинули свои земли и мигрировали в Багдад. По состоянию на этот год этот регион занимал второе место по темпам истощения грунтовых вод на Земле после Индии.
Исследователи в Турции, по словам Восса, временами отказывались публиковать свои данные о воде, ссылаясь на соображения безопасности. Но технология дистанционного зондирования GRACE позволила обойти нежелание многих стран публиковать свои данные.
«Вода в трансграничных речных бассейнах должна управляться эффективно, справедливо и устойчиво», - сказал Чарльз Исланд, старший сотрудник проекта «Акведук» WRI. «Это невозможно без открытости и прозрачности данных».
Использование данных для улучшения управления водными ресурсами
GRACE и другие подобные спутниковые системы добились значительного прогресса в выявлении глобальных водных рисков. В Калифорнии данные и связанные с ними исследования помогли получить информацию для сложных дискуссий по политике на федеральном уровне, уровне штата и местном уровне с 2010 года. Следующим шагом на пути к лучшим решениям в области управления водными ресурсами является контекстуализация и перевод этой информации в удобные онлайн-инструменты.
С этой целью команда WRI Aqueduct будет работать с исследователями GRACE во главе с Джеем Фамильетти, профессором науки о системе Земли в Калифорнийском университете в Ирвине и директором UCCHM. В течение последних 15 лет Фамильетти и его команда разработали методы использования GRACE для отслеживания меняющихся уровней водоносного горизонта. В течение следующего года WRI будет работать с Famiglietti и UCCHM, чтобы включить эти новые данные о подземных водах в интерактивные водные карты Aqueduct и инструмент оценки глобальных водных рисков.
«Вы связываете что-то [например, GRACE] с Акведуком, где вы объединяете гидрологические данные с другими индикаторами и социально-экономическими факторами, и я думаю, что это становится действительно мощным инструментом», - сказал Восс. «Это становится рычагом для водников и политиков, которые, как мы надеемся, начнут действовать».
«Мы возьмем эти действительно интересные спутниковые данные об истощении подземных вод, переведем их в карты на платформе Aqueduct, чтобы их было легко понять, и поделимся ими со всем миром», - сказал Отто.«Сложнее игнорировать что-то, когда ты можешь это визуализировать».