Undersøgelse giver ny global opgørelse over Jordens floder

En undersøgelse ledet af NASA-forskere giver nye estimater af, hvor meget vand der løber gennem Jordens floder, de hastigheder, hvormed det strømmer ud i havet, og hvor meget begge disse tal har svinget over tid - afgørende information for at forstå planetens vandcyklus og styre sine ferskvandsforsyninger.

Resultaterne fremhæver også regioner, der er udtømt af tungt vandforbrug, herunder Colorado River-bassinet i USA, Amazonas-bassinet i Sydamerika og Orange River-bassinet i det sydlige Afrika.

Til undersøgelsen, som for nylig blev offentliggjort i Nature Geoscience , brugte forskere ved NASAs Jet Propulsion Laboratory i det sydlige Californien en ny metode, der kombinerer strømmålemålinger med computermodeller af omkring 3 millioner flodsegmenter rundt om i verden.

Forskerne anslår, at den samlede mængde vand i Jordens floder i gennemsnit fra 1980 til 2009 var 539 kubik miles (2.246 kubik kilometer). Det svarer til halvdelen af ​​Lake Michigans vand og omkring 0,006 % af alt ferskvand, hvilket i sig selv er 2,5 % af det globale volumen. På trods af deres lille andel af al planetens vand, har floder været livsvigtige for mennesker siden de tidligste civilisationer.

Selvom forskere i årenes løb har lavet adskillige skøn over, hvor meget vand der strømmer fra floder ud i havet, har estimater af mængden af ​​vandfloder samlet set - kendt som lagring - været få og mere usikre, siger JPLs Cédric David, en medforfatter. af undersøgelsen.

Han sammenlignede situationen med udgifter fra en checkkonto uden at kende saldoen. "Vi ved ikke, hvor meget vand der er på kontoen, og befolkningstilvækst og klimaændringer komplicerer sagen yderligere," sagde David.

"Der er mange ting, vi kan gøre for at styre, hvordan vi bruger det og sikre, at der er vand nok til alle, men det første spørgsmål er:Hvor meget vand er der? Det er grundlæggende for alt andet."

Estimater i papiret kunne i sidste ende sammenlignes med data fra den internationale Surface Water and Ocean Topography (SWOT) satellit for at forbedre målinger af menneskelige påvirkninger på Jordens vandkredsløb. SWOT, der blev lanceret i december 2022, kortlægger vandets højde rundt om på kloden, og ændringer i flodens højde giver mulighed for at kvantificere lagring og udledning.

'Fingeraftryk' af vandforbrug

Undersøgelsen identificerede Amazonas-bassinet som den region med den største flodoplagring, der rummer omkring 204 cubic miles (850 kubikkilometer) vand - omkring 38% af det globale skøn. Det samme bassin udleder også mest vand til havet:1.629 kubik miles (6.789 kubik kilometer) om året. Det er 18 % af den globale udledning til havet, som i gennemsnit var 8.975 kubik miles (37.411 kubik kilometer) om året fra 1980 til 2009.

Selvom det ikke er muligt for en flod at have negativ udledning – undersøgelsens tilgang tillader ikke opstrøms strømning – er det af hensyn til regnskabet muligt, at der kommer mindre vand ud af nogle flodsegmenter, end der gik ind. Det er hvad forskerne fundet for dele af Colorado-, Amazon- og Orange-flodbassinerne samt Murray-Darling-bassinet i det sydøstlige Australien. Disse negative strømme indikerer for det meste menneskets intense vandforbrug.

"Dette er steder, hvor vi ser fingeraftryk af vandforvaltning," sagde hovedforfatter Elyssa Collins, der udførte analysen som JPL-praktikant og doktorand ved North Carolina State University i Raleigh.

En ny måde at kvantificere floder på

I årtier var de fleste estimater af Jordens samlede flodvand justeringer af et FN-tal fra 1974, og ingen undersøgelse har illustreret, hvordan mængden har varieret med tiden. Bedre skøn har været svære at komme med, sagde David, på grund af mangel på observationer af verdens floder, især dem langt fra menneskelige befolkninger.

Et andet problem har været, at der er mange flere vandløbsmålere, der overvåger niveauet og strømmen af ​​store floder, end der er af små. Der er også bred usikkerhed i skøn over landafstrømning – regnvandet og snesmeltningen, der strømmer ud i floder.

Den nye undersøgelse startede ud fra den forudsætning, at afstrømning, der strømmer ind i og gennem et flodsystem, omtrent skulle svare til den mængde, som målere måler nedstrøms. Hvor forskerne fandt uoverensstemmelser mellem simuleret afstrømning fra tre landoverflademodeller og målermålinger taget fra cirka 1.000 steder, brugte de målermålingerne til at korrigere de simulerede afstrømningstal.

Derefter modellerede de afstrømningen gennem floder på et globalt kort i høj opløsning udviklet ved hjælp af landhøjdedata og billeder fra rummet, inklusive fra NASAs Shuttle Radar Topography Mission. Denne tilgang gav udledningshastigheder, som blev brugt til at estimere gennemsnitlig og månedlig lagring for individuelle floder og planetens floder i alt.

Brug af en konsistent metodologi muliggør sammenligninger i flow og menneskelig nedtrækning mellem forskellige regioner.

"På den måde kan vi se, hvor i verden den største mængde flodvand er lagret, eller hvor den største mængde vand bliver tømt ud i oceanerne fra floder," sagde Collins, nu postdoc-forsker ved University of North Carolina i Chapel. Bakke.

Flere oplysninger: Elyssa L. Collins et al., Globale mønstre i lagring af flodvand afhængig af opholdstid, Nature Geoscience (2024). DOI:10.1038/s41561-024-01421-5

Journaloplysninger: Natur Geoscience

Leveret af NASA