Новый подход к оценке запасов и сброса речной воды также выявляет регионы, отмеченные «отпечатками пальцев» интенсивного водопользования.
Исследование, проведенное учеными НАСА, дает новые оценки того, сколько воды течет через реки Земли, с какой скоростью она впадает в океан и насколько обе эти цифры колебались с течением времени — важная информация для понимания круговорота воды на планете и управления ее запасами пресной воды.
Результаты также выделяют регионы, истощенные интенсивным потреблением воды, включая бассейн реки Колорадо в Соединенных Штатах, бассейн Амазонки в Южной Америке и бассейн Оранжевой реки в Южной Африке.
У По оценкам ученых, общий объем воды в реках Земли в среднем с 1980 по 2009 год составлял 2246 кубических километров. Это эквивалентно половине воды озера Мичиган и около 0,006% всей пресной воды, что само по себе составляет 2,5% от общемирового объема.
Несмотря на свою небольшую долю от всей воды на планете, реки были жизненно важны для людей со времен самых ранних цивилизаций.
Ученые из Лаборатории реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии использовали новую методологию, которая сочетает в себе измерения с помощью водомера с компьютерными моделями около 3 миллионов речных сегментов по всему миру.
Несмотря на то, что на протяжении многих лет исследователи делали многочисленные оценки того, сколько воды течет из рек в океан, оценки объема воды, которую в совокупности удерживают реки, известные как хранилища, были незначительными и более неопределенными, сказал Седрик Давид из JPL, соавтор исследования.
Он сравнил ситуацию с тратами с расчетного счета, не зная баланса. «Мы не знаем, сколько воды находится на счету, а рост населения и изменение климата еще больше усложняют ситуацию», — сказал Дэвид. «Есть много вещей, которые мы можем сделать, чтобы управлять тем, как мы используем воду, и убедиться, что воды достаточно для всех, но первый вопрос: сколько воды? Это основа всего остального».
Оценки, приведенные в документе, в конечном итоге могут быть сопоставлены с данными международного спутника Surface Water and Ocean Topography (SWOT) для улучшения измерений воздействия человека на круговорот воды на Земле. Запущенный в декабре 2022 года, SWOT составляет карту высоты воды по всему земному шару, а изменения высоты рек предлагают способ количественной оценки хранения и сброса.
Исследование определило, что бассейн Амазонки является регионом с наибольшим количеством речных хранилищ, содержащих около 204 кубических миль (850 кубических километров) воды, что составляет примерно 38% от глобальной оценки. Этот же бассейн также сбрасывает больше всего воды в океан: 1629 кубических миль (6789 кубических километров) в год. Это составляет 18% от глобального сброса в океан, который в среднем составлял 8 975 кубических миль (37 411 кубических километров) в год с 1980 по 2009 год.
Несмотря на то, что река не может иметь отрицательный сток — подход исследования не учитывает восходящий сток — ради учета возможно, что из некоторых участков реки выходит меньше воды, чем входит. Это то, что исследователи обнаружили для частей бассейнов рек Колорадо, Амазонка и Оранжевая, а также бассейна Мюррей-Дарлинг на юго-востоке Австралии. Эти отрицательные потоки в основном свидетельствуют об интенсивном потреблении воды человеком.
«Это места, где мы видим отпечатки пальцев управления водными ресурсами», — сказала ведущий автор Элисса Коллинз, которая проводила анализ в качестве стажера JPL и докторанта в Университете штата Северная Каролина в Роли.
На протяжении десятилетий большинство оценок общего объема речной воды на Земле были уточненными по сравнению с данными Организации Объединенных Наций 1974 года, и ни одно исследование не показало, как количество воды изменялось с течением времени. По словам Дэвида, трудно получить более точные оценки из-за отсутствия наблюдений за реками мира, особенно за теми, которые находятся далеко от населенных пунктов.
Другая проблема заключается в том, что существует гораздо больше водомеров, отслеживающих уровень и сток крупных рек, чем малых. Существует также большая неопределенность в оценках стока земель — дождевой воды и талых снегов, которые стекают в реки.
Новое исследование началось с предпосылки, что сток, поступающий в речную систему и проходящий через нее, должен примерно равняться количеству, которое измеряют датчики ниже по течению. В тех случаях, когда исследователи обнаружили несоответствия между смоделированным стоком из трех моделей земной поверхности и измерениями датчиков, сделанными примерно в 1000 точках, они использовали измерения для корректировки смоделированных цифр стока.
Затем они смоделировали сток через реки на глобальной карте высокого разрешения, разработанной с использованием данных о рельефе земли и снимков из космоса, в том числе с помощью радиолокационной топографической миссии НАСА «Шаттл». Этот подход позволил получить нормы стока, которые были использованы для оценки среднего и месячного запаса воды для отдельных рек и рек планеты в целом.
Использование согласованной методологии позволяет сравнивать просадку потока и человека между различными регионами.
«Таким образом, мы можем увидеть, где в мире хранится наибольшее количество речной воды, или где наибольшее количество воды сбрасывается в океаны из рек», — сказал Коллинз, в настоящее время научный сотрудник Университета Северной Каролины в Чапел-Хилл.
