Hvor og når overfladevand forekommer på Jorden er meget vigtigt for alt liv. Men det vand er konstant i flux. Søer, floder og vådområder naturligt ebber og strømmer; mennesker afleder vand til eget brug og dæmper det op i reservoirerne. Nu har forskere kortlagt millioner af højopløsnings-satellitbilleder for at dokumentere Jordens overfladevandshistorie i tre årtier tilbage - hvilket afslører menneskehedens dramatiske indflydelse såvel som den naturlige variation i vandmønstre.
Relateret indhold
- Forskere opdager den ældste kendte pool af vand
Landbrugsingeniør Jean-Francois Pekel og kolleger har oprettet en slags virtuel tidsmaskine, der viser ændringer i fortiden i overfladevand og giver en grundlinje til kortlægning af den skiftende fremtid for vores vandige verden. For at opnå dette resultat brugte Pekel og kolleger mere end 3 millioner LANDSAT-billeder af Jordens søer, vådområder og floder taget mellem 1984 og 2015. De kvantificerede globale vandsystemændringer over denne tidslinje hver måned. Derefter analyserede de dette ægte hav af satellitdata med Google Earth Engine sky-computing platform.
Resultatet er lige så visuelt bedøvelse, som det er videnskabeligt værdifuldt. ”[Dette] giver os mulighed for at rejse tilbage i tiden og foretage nøjagtige målinger af vores skiftende miljø, ” siger Pekel fra Europa-Kommissionens fælles forskningscenter i Ispra, Italien. ”Måling af fortiden bidrager til vores forståelse af de langsigtede konsekvenser af vores økonomiske og samfundsmæssige valg, og bidrager til mere informerede ledelsesbeslutninger i fremtiden.” Han tilføjer: ”Det gamle ordsprog [er] 'du kan ikke styre hvad du ikke kan måle. ”
Kort over fordelingen og ændringen i overfladevand gennem 32 år fra over 3 millioner Landsat-satellitbilleder. Dette kort viser floden Ob (Река Обь) i det vestlige Sibirien, Rusland og fanger de rumlige og tidsmæssige mønstre i overfladevand. Mørkeblå farver er områder med permanent vand, og de lysere blå farver er områder med sæsonbestemt vand. Grønne farver repræsenterer nye områder med sæsonbestemt vand og lyserøde farver repræsenterer områder med mistet sæsonbestemt vand. (Europa-Kommissionen - Joint Research Center, 2016) Billedbilledet afslører, at permanent overfladevand siden 1984 er forsvundet fra et næsten 90.000 kvadratkilometer stort område, der stort set spænder over Mellemøsten og Centralasien. Over 70 procent af alt dette vandtab forekom i fem sammenhængende lande: Irak, Iran, Afghanistan, Uzbekistan og Kazakhstan. Tørke er til dels skylden, men det samme er menneskelige aktiviteter som uregulerede flodudtræk og omledninger, dæmninger og den efterfølgende krympning af det sydlige Aralhav, finder forfatterne.
Imidlertid har nyt permanent overfladevand dannet sig over mere end det dobbelte af dette område, og alle kontinenter undtagen Oceanien viser områder med sådan vækst, primært på grund af reservoirfyldning. (Oceanien viser et meget lille tab.) Det er overraskende, fordi undersøgelser viser, at mennesker generelt dræner ferskvand hurtigere, end vi troede.
En af de mest slående konklusioner, der kan drages af dataene, er, at ændring er lokaliseret. Med en opløsning på 30 meter lod disse detaljerede billeder teamet se millioner af søer, der hver er mindre end 1 kvadratkilometer i størrelse, men tilsammen kan repræsentere så meget som 40 procent af Jordens samlede indre vandområde.
Nogle lande er vandrige: Nordamerika rummer lidt over halvdelen af Jordens permanente overfladevand, men har mindre end 5 procent af dets befolkning. Asien, hvor 60 procent af mennesker bor, har kun 9 procent af Jordens permanente vand - skønt dens overfladevand er vokset med 23 procent i denne periode på grund af stort set et boom i reservoirkonstruktion. Afrika og Latinamerika har hver ca. 9 procent af Jordens permanente vand, men Afrikas vand deles af dobbelt så mange mennesker: 16 procent af verden i alt mod 8, 6 procent.
Kort over fordelingen og ændringen i overfladevand gennem 32 år fra over 3 millioner Landsat-satellitbilleder. Dette kort viser et indløb i den sydlige del af Bird's Head-halvøen i West Papua, Indonesien og fanger de rumlige og tidsmæssige mønstre i overfladevand. Mørkeblå farver er områder med permanent vand, og de lyserøde farver viser områder, hvor vand forekommer sjældnere. (Europa-Kommissionen, Det Fælles Forskningscenter, 2016) Hver region indeholder også sin rimelige andel af vandvindere og tabere. "Hvis du f.eks. Overvejer Amerikas Forenede Stater, er landets permanente overfladevand relativt stabilt - de samlede områder er steget med 0, 5 procent siden 1984, " siger Pekel. ”Men i samme periode har seks vestlige stater (Arizona, Californien, Idaho, Nevada, Oregon, Utah) mistet 33 procent af deres permanente vandoverflader på grund af en kombination af tørke og vedvarende krav til vand.” (Relateret: At tage en Nærmere kig på den globale vandmangel.)
Dai Yamazaki, en hydrodynamisk ingeniør ved det japanske agentur for marine-jordvidenskab og teknologi, kalder den nye billedkollektion den bedste forståelse endnu af Jordens skiftende overfladevand. Overfladevand "er generelt den mest tilgængelige vandressource for mennesker i mange dele af verden, og også for mange dyr og planter er let tilgængeligt vand vigtigt for deres liv, " bemærker Yamazaki, der ikke var involveret i forskning. ”Desuden kunne eksistens eller fravær af overfladevand være en indikator på oversvømmelses- og tørkehændelser [så] denne observationsbaserede analyse af global overfladevanddynamik er meget vigtig.”
De største overfladevandændringer direkte drevet af human engineering er typisk lettere at se fra rummet end på grund af klimafariation. Pekel citerer gendannelsen af Turkmenistans Garabogazköl Aylagy-lagune efter bruddet af en dæmning mellem lagunen og Det Kaspiske Hav i 1992. Aralhavskrisen, der hovedsageligt skyldes afledning af floder, der fodrede havet, er også åbenlyst fra rummet.
Konsekvenserne af skiftende klima er vanskeligere at observere, fordi de er sammenfiltret med så mange andre faktorer, herunder ændret menneskelig anvendelse af vand. Men nogle kan let ses, som den tørke, der påvirkede Australien fra 2001 til 2009.
Vandige ændringer på verdens tag skiller sig også ud. ”Nogle steder, som det tibetanske plateau, hvor den direkte menneskelige påvirkning er begrænset, kan et årsags- og virkningsforhold til klimaet entydigt etableres og faktisk bekræftes af andre undersøgelser, ” siger Pekel.
Kort over fordelingen og ændringen i overfladevand gennem 32 år fra over 3 millioner Landsat-satellitbilleder. Dette kort viser de øverste strækninger af Yenisei-floden (Река Енисей) i Rusland og fanger de rumlige og tidsmæssige mønstre i overfladevand. Mørkeblå farver er områder med permanent vand, og de lyserøde farver viser områder, hvor vand forekommer sjældnere. (Europa-Kommissionen, Det Fælles Forskningscenter, 2016) Udvidelse af søer på det tibetanske plateau, bemærker han, er blevet drevet af accelereret sne- og gletsjersmelte forårsaget af stigende temperaturer og øget nedbør. ”Det, der er imponerende ved det tibetanske plateau, er både hastigheden og omfanget af observerede ændringer i søudvidelsen. Det er en temmelig klar besked om, at tingene ændrer sig hurtigt i den 'tredje pol', tilføjer han.
”Klimaændringer er fænomener på verdensplan, men folks interesse skal være, hvordan det påvirker deres sædvanlige liv, ” tilføjer Yamazaki. ”Dette arbejde udføres på global skala, men det har tilstrækkelig rumlig opløsning til at opdage lokale ændringer. Dette er, jeg tror, hvorfor mange mennesker synes, at dette arbejde er stort. ”
Pekel og kolleger oprettede kort, der illustrerer permanent kontra sæsonbestemt vand, gevinster mod tab, konsistensen af sæsonbestemte vandcyklusser og mere - alt sammen gøres det frit tilgængeligt på Global Surface Water Explorer. I sidste ende udgør de afsløringer, der leveres af dette spektakulære billede og datasættene, der ligger bag det, et værdifuldt værktøj til at informere fremtidige styring og politiske ændringer.
