Forskere gennemfører den første globale undersøgelse af ferskvandsudsving

For at undersøge menneskers indvirkning på ferskvandsressourcer, forskere har nu foretaget den første globale redegørelse for svingende vandstand i Jordens søer og reservoirer - herunder dem, der tidligere var for små til at måle fra rummet.

Forskningen, offentliggjort 3. marts i tidsskriftet Natur , stolede på NASA's Ice, Sky og land Elevation Satellite 2 (ICESat-2), lanceret i september 2018.

ICESat-2 sender 10, 000 laserlysimpulser hvert sekund ned til jorden. Når den reflekteres tilbage til satellitten, disse pulser leverer højpræcisionsoverflademålemålinger hver 28. centimeter (70 centimeter) langs satellitens bane. Med disse billioner datapunkter, forskere kan skelne mellem flere træk ved Jordens overflade, som små søer og damme, og spore dem over tid.

Forskere brugte disse højdemålinger til at undersøge 227, 386 vandområder over 22 måneder og opdagede, at, fra sæson til sæson, vandstanden i Jordens søer og damme svinger i gennemsnit med ca. 8,6 tommer (0,22 m). På samme tid, vandstanden i menneskestyrede reservoirer svinger i gennemsnit med næsten firedobling af den mængde-cirka 34 tommer (0,86 m).

Mens naturlige søer og damme er mere end 24-forvaltede reservoirer i deres undersøgelse, forskere beregnede, at reservoirer udgjorde 57% af den samlede globale variation af vandlagring.

"At forstå, at variabilitet og finde mønstre i vandforvaltning virkelig viser, hvor meget vi ændrer den globale hydrologiske cyklus, "sagde Sarah Cooley, en fjernmåling hydrolog ved Stanford University i Californien, der ledede forskningen. "Menneskenes indvirkning på vandopbevaring er meget højere, end vi havde forventet."

I naturlige søer og damme, vandstanden varierer typisk med årstiderne, fyldes op i regnfulde perioder og dræner, når det er varmt og tørt. I reservoirer, imidlertid, ledere påvirker denne variation - ofte lagrer mere vand i regntiden og afleder det, når det er tørt, som kan overdrive den naturlige sæsonvariation, Sagde Cooley.

Cooley og hendes kolleger fandt også regionale mønstre - reservoirer varierer mest i Mellemøsten, det sydlige Afrika, og det vestlige USA, mens den naturlige variation i søer og damme er mere udtalt i tropiske områder.

Resultaterne satte scenen for fremtidige undersøgelser af, hvordan forholdet mellem menneskelig aktivitet og klima ændrer tilgængeligheden af ​​ferskvand. Efterhånden som en voksende befolkning stiller større krav til ferskvand, og klimaændringer ændrer måden, hvorpå vand bevæger sig gennem den hydrologiske cyklus, undersøgelser som dette kan belyse, hvordan vand håndteres, Sagde Cooley.

"Denne form for datasæt vil være så værdifuld for at se, hvordan menneskelig håndtering af vand ændrer sig i fremtiden, og hvilke områder oplever den største forandring, eller oplever trusler mod deres vandopbevaring, "Cooley sagde." Denne undersøgelse giver os en virkelig værdifuld grundlinje for, hvordan mennesker modulerer vandcyklussen på global skala. "

Forskernes metoder baserede sig på en anden satellitmission, også - Landsat, den årtiers lange mission i fællesskab under tilsyn af NASA og U.S. Geological Survey. Holdet brugte Landsat-afledte, todimensionale kort over vandområder og deres størrelser, giver dem en omfattende database over verdens søer, damme, og reservoirer. Derefter, ICESat-2 tilføjede den tredje dimension-højden af ​​vandstanden, med en usikkerhed på cirka 10 cm. Når disse målinger er gennemsnitlige over tusinder af søer og reservoirer, usikkerheden falder endnu mere.

Selvom ICESat-2's mission fokuserer på det frosne vand i Jordens kryosfære, oprettelse af dataprodukter af ikke-frosne vandhøjder var også en del af den oprindelige plan, ifølge Tom Neumann, ICESat-2 projektforsker ved NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. Nu, med satellitten i kredsløb, forskere opdager flere mindre søer og reservoirer end tidligere forventet - i denne undersøgelse opdagede de damme, der er halvt så store som Lincoln Memorial Reflecting Pool.

"Vi er nu i stand til at måle alle disse søer og reservoirer med den samme lineal, ' om og om igen, "Neumann sagde." Det er et godt eksempel på en anden videnskabelig applikation, som disse højdemålinger muliggør. Det er utrolig spændende at se, hvilke spørgsmål folk er i stand til at undersøge med disse datasæt. "