O privire asupra apei, cea mai prețioasă resursă a Pământului15 min read

Sateliții ajută Europa să își protejeze lacurile, limanurile și râurile.

Pe limanul Razim-Sinoe din România, o bărcuță pornește în călătorie dis-de-dimineață, cu instrumente și sonde. Cercetătorii de la bord fac măsurători și colectează eșantioane de apă pe care le vor duce apoi la laborator pentru analiză.

Situat pe țărmul Mării Negre, Lacul Razim face parte din cea mai extinsă zonă umedă din Europa și dintr-un sit al patrimoniului mondial: Delta Dunării.

De aproape și de departe

Cercetătorii participă la un proiect finanțat de UE denumit CERTO,„Copernicus Evolution – Research for Transitional-water Observation”, cordis.europa.eu care urmărește calitatea apei de-a lungul coastelor și în locurile de tranziție între apa dulce și apa sărată, cum sunt limanurile/lagunele, estuarele și fluviile. Echipa primește sprijin nu doar prin intermediul transportului pe apă, ci și de la ceva mult mai îndepărtat: o rețea de sateliți. 

„În mod tradițional, oamenii plecau cu bărcile ca să preleveze eșantioane”, spune profesorul Steve Groom, coordonator CERTO și director științific/pentru observarea Pământului la Laboratorul Marin din Plymouth (Marea Britanie). „Este însă costisitor și nu pot fi prezenți pretutindeni de-a lungul coastei în aceeași zi. Ne îndreptăm acum către utilizarea sateliților pentru a completa monitorizarea la fața locului.”

Limanul Razim-Sinoe a fost aproape separat de Marea Neagră în anii 1970, ca parte a unui plan de a crea o sursă de apă dulce pentru agricultură.

În prezent, are o singură aducție de apă de mare. Schimbul limitat de apă cu marea și scurgerile de minerale și nutrienți de la fermele din apropiere au dus, în anii 1990, la proliferarea excesivă a plantelor și algelor și la niveluri scăzute de oxigen, ceea ce a afectat peștii și viața sălbatică din liman.

Diversitatea limanului, inclusiv adâncimile și nivelurile de salinitate variabile ale apei, îl fac să fie un sit de studiu valoros, iar interesul nu este numai academic. Asigurarea sănătății apelor de coastă este vitală atât pentru ecosisteme, cât și pentru oamenii care trăiesc de pe urma activităților precum pescuitul, agricultura și turismul.

Ajutorul pe care cercetătorii CERTO îl primesc din înaltul cerului vine de la Copernicus,Detalii pe copernicus.eu componenta de observare a Pământului din programul spațial al UE. Copernicus utilizează date de la sateliți pentru a observa calitatea și cantitatea apei.

„CERTO aduce în prim-plan datele obținute prin satelit”, afirmă Adriana Maria Constantinescu, coordonator tehnic al studiului de caz referitor la limanul Razim-Sinoe. „Putem obține date de bună calitate de la imaginile satelitare, iar munca pe care o facem la fața locului ajută la îmbunătățirea algoritmilor.”

Culorile apei

CERTO utilizează măsurători la fața locului și date de observare prin satelit în șase locuri. Printre acestea se numără și renumita Lagună Venețiană din Italia și Laguna Curlandei din Lituania.

Proiectul, care urmează să se încheie în septembrie după aproape patru ani, investighează modalitățile de clasificare a apei.

„Termenul tehnic este tipuri optice de apă, dar, în realitate, este doar un mod de a spune «această apă este puțin tulbure» sau «această suprafață de apă este frumoasă și albastră»”, spune Groom.

Termenul categorisește corpurile de apă în funcție de culoarea luminii pe care o reflectă.

De exemplu, iazurile verzui tulburi conțin mai multă materie organică, cum ar fi algele, decât iazurile limpezi și reflectă mai puțină lumină albastră. Apa tulbure indică, de asemenea, un surplus de nutrienți care ar putea dăuna peștilor și vieții sălbatice.

Astfel, utilizarea sateliților pentru a măsura câtă lumină reflectă corpurile de apă poate ajuta la identificarea sănătății lor, nemaifiind necesare deplasări cu barca și prelevări de eșantioane. De asemenea, le oferă oamenilor de știință o bază de date la care pot apela atunci când analizează apele clasificate ca fiind de același tip.

„Valoarea constă în faptul că nu trebuie neapărat să efectuezi măsurători la fața locului pentru a valida algoritmii peste tot”, afirmă Groom. „Încercăm să trecem de la lacuri și să ajungem până la oceane, venind cu un set comun de tipuri de apă pentru toate acestea.”

Informații ușor de utilizat

Proiectul CERTO își propune, de asemenea, să înlesnească utilizarea de către oamenii de știință a informațiilor disponibile cu privire la calitatea apei și să umple lacunele existente în materie de date.  

În prezent, există trei servicii Copernicus care furnizează informații cu privire la calitatea apei, fiecare utilizând o altă abordare, astfel că oamenilor de știință le este greu să își formeze o imagine generală. În plus, anumite zone, cum ar fi apele de tranziție, nu sunt acoperite de niciun serviciu.

Moștenirea proiectului va fi un prototip de software care poate fi „conectat” la serviciile Copernicus existente, la fel ca un software open source popular, denumit SNAP, care este utilizat la scară mai largă în comunitatea de cercetare.

Constantinescu, care coordonează studiul Razim-Sinoe, se așteaptă ca activitatea CERTO să ducă la mai multe cercetări în liman. Proprietățile filtrante ale paturilor de stuf sau rolul lor în atenuarea valurilor de vânt ar putea fi câteva dintre soluțiile bazate pe natură examinate pentru a face față eroziunii costiere.

Apele subterane vitale

Datele de la sateliți sunt utilizate și pentru a monitoriza apele subterane ale Europei.

Proiectul G3P„Global Gravity-based Groundwater Product”, cordis.europa.eu finanțat de UE a urmărit variațiile rezervelor vitale de ape subterane timp de trei ani, până în 2022.

Proiectul a utilizat atât date de la Copernicus, cât și de la misiunea satelitară comună SUA-Germania (cunoscută sub denumirea GRACE), care, de la lansarea sa în 2002, a transformat perspectiva oamenilor de știință asupra modului în care circulă și este stocată apa pe planetă.

„Apele subterane reprezintă una dintre resursele majore ale omenirii”, afirmă profesorul Andreas Güntner, care a coordonat G3P și lucrează la Centrul German de Cercetare în domeniul Geoștiințelor (GFZ) din Potsdam.

Apele subterane alcătuiesc aproape o treime din totalul resurselor de apă dulce din întreaga lume. În UE,„Europe’s groundwater — a key resource under pressure”, eea.europa.eu furnizează 65% din apa potabilă și un sfert din apa pentru irigațiile agricole.

De asemenea, apele subterane au fost declarate o variabilă climatică esențială – un indicator critic al modului în care se schimbă clima Pământului – de către o organizație neguvernamentală internațională cunoscută sub numele de Sistemul global de observare a climei.

Copernicus nu furnizează încă date consecvente din întreaga lume cu privire la rezervele de ape subterane și evoluția lor.

Minunile datelor

Echipa G3P a construit un nou set de date pentru a umple această lacună.

Cercetătorii s-au bazat pe informații de la GRACE, care a folosit doi sateliți gemeni. Misiunea GRACE inițială a durat 15 ani și o misiune complementară a început în 2018.

Distanța dintre cei doi sateliți se schimbă constant în funcție de distribuția masei de sub ei. De exemplu, atunci când unul se apropie de mase grele, cum ar fi munții, calotele de gheață și rezervele mari de ape subterane, acesta accelerează, iar distanța față de celălalt satelit crește.

Prin urmărirea forței gravitaționale exercitate asupra obiectelor spațiale în timp ce acestea survolează diferite peisaje, oamenii de știință au putut cartografia distribuția apei pe Pământ și sub suprafața acestuia, precum și modul în care această distribuție se schimbă.

Este esențial să existe mai multe informații despre rezervele de ape subterane, despre modificările lor și despre modul în care sunt afectate de activitățile umane, cum ar fi agricultura, dat fiind că țările caută să îmbunătățească gestionarea resurselor de apă în general.

„În unele regiuni ale lumii, captarea apei din straturile acvifere pentru irigații a dus la creșterea volumului scos în detrimentul refacerii rezervelor de apă – cu alte cuvinte, avem de-a face cu o utilizare nesustenabilă”, a spus Güntner. „Primul set de date despre apele subterane bazat pe observații la nivel global este cu adevărat un lucru uimitor.”

Mai urmează însă o mulțime de alte cercetări pentru a utiliza într-o măsură mai mare setul de date.

„Următorul pas este analiza aprofundată a datelor pe care le-am obținut despre apele subterane, pentru a încerca să înțelegem cum s-au modificat resursele de ape subterane în ultimii 20 de ani, în cel fel aceste modificări ar putea avea legătură cu schimbările climatice și cu schimbarea regimului de precipitații și cât se datorează interferenței umane”, a spus Güntner.

Cercetările menționate în acest articol au fost finanțate de UE. Acest articol a fost publicat inițial în Horizon, revista de cercetare și inovare a UE.