Die neue globale Erfassung der Flüsse der Erde durch die NASA enthüllt „Fingerabdrücke“ intensiven Wasserverbrauchs

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Der Colorado River versorgt mehr als 40 Millionen Menschen mit Wasser, während er sich durch sieben US-Bundesstaaten schlängelt, darunter den Teil des südöstlichen Utah, der auf diesem Foto zu sehen ist, das von einem Astronauten an Bord der internationalen Raumstation aufgenommen wurde. Das Colorado-Becken wurde in einer NASA-Studie als eine Region mit intensiver menschlicher Wassernutzung identifiziert. Bildnachweis: NASA

Der neue Ansatz zur Schätzung der Wasserspeicherung und des Wasserflusses in Flüssen identifiziert auch Regionen, die durch „Fingerabdrücke“ einer intensiven Wassernutzung gekennzeichnet sind.

Eine Studie durchgeführt von NASA Forscher liefern neue Schätzungen darüber, wie viel Wasser durch die Flüsse der Erde fließt, wie schnell es in den Ozean fließt und wie stark beide Zahlen im Laufe der Zeit schwankten – wichtige Informationen, um den Wasserkreislauf des Planeten zu verstehen und seine Süßwasserreserven zu verwalten. Die Ergebnisse heben auch Regionen hervor, die durch hohen Wasserverbrauch erschöpft sind, darunter das Colorado River Basin in den Vereinigten Staaten, das Amazonasbecken in Südamerika und das Orange River Basin im südlichen Afrika.

Für die Studie, kürzlich veröffentlicht in Natürliche GeowissenschaftenForscher am Jet Propulsion Laboratory der NASA in Südkalifornien nutzten eine neue Methode, die Strommessmessungen mit Computermodellen von etwa 3 Millionen Flussabschnitten auf der ganzen Welt kombinierte.

Wissenschaftler schätzen, dass das Gesamtwasservolumen der Flüsse der Erde zwischen 1980 und 2009 durchschnittlich 539 Kubikmeilen (2.246 Kubikkilometer) betrug. Dies entspricht der Hälfte des Wassers im Michigansee und etwa 0,006 % des gesamten Süßwassers, was wiederum 2,5 % des weltweiten Volumens ausmacht. Trotz ihres geringen Anteils am Wasser des Planeten waren Flüsse seit den ersten Zivilisationen für den Menschen lebenswichtig.

Eine von der NASA durchgeführte Studie kombinierte Pegelmessungen mit Computermodellen von 3 Millionen Flussabschnitten, um ein globales Bild davon zu erstellen, wie viel Wasser die Flüsse der Erde enthalten. Das Amazonasbecken enthält schätzungsweise etwa 38 % des weltweiten Flusswassers, den größten Anteil aller untersuchten hydrologischen Regionen. Bildnachweis: NASA

Herausforderungen bei der Schätzung der Flussspeicherung

Obwohl Forscher im Laufe der Jahre viele Schätzungen darüber angestellt haben, wie viel Wasser von Flüssen in den Ozean fließt, gibt es nur wenige und unsicherere Schätzungen über die Wassermenge, die Flüsse insgesamt speichern JPL» Cédric David, Co-Autor der Studie.

Er verglich die Situation mit Ausgaben auf einem Girokonto, ohne den Saldo zu kennen. „Wir wissen nicht, wie viel Wasser sich auf diesem Konto befindet, und Bevölkerungswachstum und Klimawandel machen die Sache noch komplizierter“, sagte David. „Wir können viele Dinge tun, um die Wassernutzung zu steuern und sicherzustellen, dass genug Wasser für alle da ist, aber die erste Frage ist: Wie viel Wasser hat er?“ Es ist von grundlegender Bedeutung für alles andere.

Die Schätzungen in der Arbeit könnten möglicherweise mit Daten des internationalen Satelliten Surface Water and Ocean Topography (SWOT) verglichen werden, um die Messungen menschlicher Auswirkungen auf den Wasserkreislauf der Erde zu verbessern. SWOT wurde im Dezember 2022 eingeführt und kartiert die Wasserhöhe auf der ganzen Welt. Änderungen der Flusshöhen bieten eine Möglichkeit, Speicherung und Durchfluss zu quantifizieren.

„Fingerabdrücke“ des Wasserverbrauchs

Die Studie identifizierte das Amazonasbecken als die Region mit dem größten Flussspeicher, der etwa 204 Kubikmeilen (850 Kubikkilometer) Wasser enthält, was etwa 38 % der weltweiten Schätzung entspricht. Dasselbe Becken gibt auch das meiste Wasser in den Ozean ab: 1.629 Kubikmeilen (6.789 Kubikkilometer) pro Jahr. Dies entspricht 18 % der weltweiten Einleitungen in die Ozeane, die von 1980 bis 2009 durchschnittlich 8.975 Kubikmeilen (37.411 Kubikkilometer) pro Jahr betrugen.

Die von der NASA durchgeführte Studie schätzte den Durchfluss von 3 Millionen Flussabschnitten und identifizierte Orte auf der ganzen Welt mit intensiver menschlicher Wassernutzung, darunter Teile der Einzugsgebiete des Colorado River, des Amazonas, des Orange und des Murray-Darling, die hier grau dargestellt sind. Bildnachweis: NASA

Obwohl es für einen Fluss nicht möglich ist, einen negativen Abfluss zu haben (der Studienansatz lässt keine Aufwärtsströmung zu), ist es aus buchhalterischen Gründen möglich, dass aus einigen Flussabschnitten weniger Wasser abfließt als hineinfließt. kommt in Teilen der Einzugsgebiete der Flüsse Colorado, Amazonas und Orange sowie im Murray-Darling-Becken im Südosten Australiens vor. Diese negativen Ströme deuten meist auf eine intensive menschliche Wassernutzung hin.

„Das sind Orte, an denen wir die Fingerabdrücke des Wassermanagements sehen“, sagte Hauptautorin Elyssa Collins, die die Analyse als JPL-Praktikantin und Doktorandin an der New York University durchführte. North Carolina State University in Raleigh.

Eine neue Methode zur Quantifizierung von Flüssen

Jahrzehntelang waren die meisten Schätzungen der gesamten Flusswassermenge auf der Erde Verbesserungen gegenüber einer Zahl der Vereinten Nationen aus dem Jahr 1974, und keine Studie hat gezeigt, wie sich die Menge im Laufe der Zeit verändert hat. Bessere Schätzungen seien schwer zu erhalten, sagte David, da es an Beobachtungen der Flüsse auf der Welt mangele, insbesondere derjenigen, die weit entfernt von der menschlichen Bevölkerung liegen.

Ein weiteres Problem besteht darin, dass es viel mehr Flusspegel gibt, die den Pegel und die Strömung großer Flüsse überwachen als kleiner. Es besteht auch große Unsicherheit bei den Schätzungen des Landabflusses – Regenwasser und Schneeschmelze, die in Flüsse fließen.

Die neue Studie geht davon aus, dass der in ein Flusssystem eintretende und durchfließende Abfluss in etwa der Menge entsprechen sollte, die von Messgeräten flussabwärts gemessen wird. Als die Forscher Unstimmigkeiten zwischen dem anhand von drei Landoberflächenmodellen simulierten Abfluss und Pegelmessungen an etwa 1.000 Standorten feststellten, verwendeten sie die Pegelmessungen, um die simulierten Abflusswerte zu korrigieren.

Anschließend modellierten sie den Flussabfluss auf einer hochauflösenden globalen Karte, die anhand von Bodenhöhendaten und Bildern aus dem Weltraum, einschließlich denen der Space Shuttle Radar Topography Mission, erstellt wurde. Dieser Ansatz ergab Durchflussraten, die zur Schätzung des durchschnittlichen und monatlichen Speichers für jeden Fluss und für alle Flüsse auf dem Planeten verwendet wurden.

Durch die Verwendung einer einheitlichen Methodik ist es möglich, Menschenströme und -verluste zwischen verschiedenen Regionen zu vergleichen.

„Auf diese Weise können wir sehen, wo auf der Welt die größte Menge Flusswasser gespeichert ist oder wo die größte Menge Wasser aus Flüssen in die Ozeane abgegeben wird“, sagte Collins, jetzt Postdoktorand an der University of North Carolina Kapelle. Hügel.

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