Мониторинг на количеството и качеството на водите с цел адаптиране към изменението на климата

Ключови знания

За региона

Климатични заплахи

Изменението на климата оказва сериозно въздействие върху Черно море, като причинява ерозия на бреговете и наводнения поради повишаването на морското равнище и температурите. Тези промени нарушават морските екосистеми, като променят разпространението и изобилието на видовете, като същевременно водят до повишаване на киселинността на океанските води и недостиг на кислород. По-високите температури допълнително улесняват разпространението на инвазивни видове, като увреждат местните екосистеми и намаляват поглъщането на CO2. Освен това екстремните метеорологични явления, като мощните бури в Турция през август 2021 г., нанесоха сериозни щети на крайбрежните екосистеми и инфраструктура.  Катастрофалното наводнение, дължащо се на поредица от тежки гръмотевични бури, отне живота на 97 души и причини мащабни разрушения, включително срутването на сгради и мостове.

Изменението на климата и неговите преки и непреки последици са тук. Трябва да преструктурираме начина си на мислене и начина, по който се справяме с последиците от изменението на климата, което изисква мултидисциплинарен регионален подход. Трябва да убедим хората, че настоящите практики не са устойчиви.

Nicolaos Theodossiou, координатор на ARSINOE CS6

Подход на участието за адаптиране към изменението на климата в международен план

Регионални мерки за адаптиране към изменението на климата

България — Природен резерват

В България проектът ARSINOE се фокусира върху резервата Ропотамо, строго защитена екосистема с ограничен достъп на хора. За да оцени речния басейн, екипът проведе проучвания и геопространствени анализи на базата на безпилотни летателни апарати, като използва национални и международни набори от данни. Те включват климатични прогнози за RCP4.5 и RCP8.5, което означава умерени и най-високи сценарии за емисиите. Въз основа на тези констатации екипът идентифицира потенциални места за сензори в резервата. Междувременно избран новатор стартира отделна програма за мониторинг извън резервата по поречието на река Ропотамо, като въведе мониторинг на качеството на водата в реално време в три ключови обекта:

• референтно място в горния курс,
• Прилежащо към селището място пред резервата за измерване на човешкото въздействие върху района,
• Място на долното течение в близост до устието, за да се оцени капацитетът на реката за самопочистване, преди да достигне Черно море.

В средата на септември 2024 г. екипът на проекта инсталира първия набор от сензори и създаде демонстрационен обект, интегриращ необходимата инфраструктура за мониторинг на качеството на водата в реално време. Тези сензори измерват ключови параметри като нитрати, рН и температура.

По време на изпълнението екипът събира водни проби всеки месец и ги анализира в лаборатория, като използва стандартни методи за калибриране, валидиране и проверка на данните от сензорите. Този анализ обхвана ключови показатели за качеството на водата, включително хлорофил и синьо-зелени водорасли. Допълнителни лабораторни тестове измерват нивата на хранителните вещества, докато тестовете на място се фокусират върху рН и температурата, критични фактори за оценка на въздействието върху климата.

Мониторингът продължи до края на юни 2025 г., за да се направи задълбочена оценка на способността на резерва да се самопречиства — естествения му капацитет да се почиства при различни сезонни условия. Окончателният анализ ще сравни качеството на водата преди и след течението на реката през защитената зона, като предложи ценна информация за това как резервът смекчава въздействието върху човека и повишава устойчивостта на екосистемите в контекста на изменението на климата.

Иновацията в река Ропотамо играе пряка роля в адаптирането към изменението на климата, като предоставя високочестотни, специфични за обекта данни за качеството на водата, които помагат за откриване на стресови фактори на околната среда, свързани с променливостта на климата, като повишени температури, натоварвания с хранителни вещества и скокове на замърсяването. Способността на системата да открива тези промени почти в реално време е от решаващо значение за оценката на начина, по който екосистемите реагират на хронични и екстремни събития, свързани с климата, като суши, горещи вълни или наводнения. Идентифицирането на моделите за качество на водата чрез сензори подпомага системите за ранно предупреждение и адаптивното управление на водите, като помага на местните органи да се подготвят и да смекчат последиците от промяната на изходните параметри на климата. Като предлага икономически ефективна алтернатива с нисък отпечатък на традиционните лабораторно тежки подходи, системата повишава устойчивостта на речните екосистеми, като същевременно укрепва научната основа за регионалните политики за адаптиране към изменението на климата.

Румъния — делтата на река Дунав

В Румъния мястото на проучването се намира в делтата на река Дунав. Избраният новатор, ProVerse, е разработил демонстратор за справяне с предизвикателствата при интегрирането на данни от различни източници, включително сензори на място, записи за минали периоди, сателитни данни и други съответни набори от данни. Използвайки усъвършенствани инструменти за обработка на данни и моделиране, системата анализира и прогнозира промените в качеството на водата.

Демонстраторът съдържа четири отделни системи, всички изградени на платформата ProVerse:

1. Набор от данни за приемане и обработка на данни от времеви серии,
2. бази данни за дългосрочно съхранение на необработени и обработени данни,
3. Световна държавна служба, която позволява държавни промени във времето на симулационните модели,
4. Технология на метавселената.

Речната шамандура предпазва инструментите от природни бедствия и позволява надежден мониторинг.

По време на първата фаза екипът на проекта и новаторът създадоха канал за данни, за да получават и обработват данни от времеви серии. Те също така съвместно разработиха бази данни за съхранение както на необработени, така и на обработени данни в дългосрочен план. Освен това сензорите за качество на водата бяха закупени и калибрирани в съоръженията на ProVerse.
Платформата
на метавселената вече е готова да събира данни от реалния свят от шамандурата. Екипът на проекта ще използва тези данни за качеството на водата, за да визуализира, симулира и анализира как изменението на климата засяга естествения капацитет за биофилтрация на делтата на река Дунав. Като използва технологията на метавселената, платформата ще подкрепя разработването на целенасочени стратегии за адаптиране.

Иновацията подобрява капацитета на местните заинтересовани страни да наблюдават и реагират на заплахи за качеството на водите, като допринася за устойчивостта спрямо изменението на климата в делтата на река Дунав. Визуализациите в реално време и прогнозирането на сценарии подкрепят по-ранното откриване на условия, свързани с вреден цъфтеж на водорасли, увеличаване на солеността или зареждане с хранителни вещества. Това може да подпомогне по-целенасочените усилия за опазване и по-доброто управление на чувствителните екосистеми.

Турция — Мармара и делтата на Черно море

В Турция екипът избра връзката между Мраморно море и Черно море, заедно с югозападните води на Черно море, като проучване на подслучай. Заинтересованите страни, представляващи този регион, набелязаха ключови предизвикателства, като замърсяването, влошаването на качеството на водата — особено загубата на кислород — и нейното въздействие върху рибарството. За да се отговори на тези опасения, редовните експедиции за морски изследвания на кораби допринесоха за мониторинга и анализа на параметрите за качество на морската вода.

Турският екип също така участва в избора на един от новаторите в проекта ARSINOE за справяне с предизвикателствата, свързани със замърсяването на морската среда на обекта. Те избраха платформата на Polyregnum „Интелигентни сензори за наблюдение“, която се внедрява за първи път в Черно море. Тази платформа съчетава интелигентни сензори с глобални параметри за качество на водата за дистанционно наблюдение на замърсяването на въздуха и водата, като същевременно подобрява разбирането за взаимодействията въздух-море.

Оборудвана със система за обработка на данни, задвижвана от ИИ, платформата проследява нивата на замърсяване в Черно море, като анализира множество параметри, включително температура, соленост, нива на рН, влажност и нива на въглероден диоксид — ключови показатели за глобалното затопляне. След приключване на тестовете за корозия екипът интегрира всички сензори в платформата, която беше планирана за пускане в началото на април 2025 г.
Платформата
SMS подобрява адаптирането към изменението на климата в Черно море чрез непрекъснато наблюдение на ключови екологични променливи и критични показатели за промените, свързани с климата. По-доброто разбиране на взаимодействията въздух-море и ранното откриване на признаци на стрес на екосистемите подпомагат навременните, основани на доказателства отговори. Платформата също така дава възможност на местните органи и заинтересованите страни да идентифицират дългосрочните тенденции в областта на климата и да прилагат адаптивни мерки, които гарантират качеството на околната среда, общественото здраве и устойчивостта на екосистемите в региона.

Гърция — към виртуален вододел, свързващ Черно море

В Гърция изследователският екип избра река Алиакмон — най-дългата река в страната — за мониторинг поради жизненоважната ѝ роля в производството на енергия, селското стопанство и водоснабдяването. Тези разнообразни изисквания създават сложно предизвикателство за управление на водите. За да се справят с това, изследователите са инсталирали евтини сензори за наблюдение на дебита на реката, което дава възможност за разработване на цифров близнак в подкрепа на по-ефективното управление на водите.

Digital Twin работи ежедневно, за да генерира седмични прогнози за потреблението на вода за водоснабдяване, напояване и производство на електроенергия. Той подкрепя прогнозирането на изтичането на вода от резервоарите на реката, тъй като взема предвид хидроложките, метеорологичните и данните за производството на енергия. Това помага на изследователите и органите да разберат по-добре сложните взаимоотношения между различните потребители на вода и да подобрят ефективността на управлението на водите. Разглеждането на настоящите и бъдещите сценарии в областта на климата в крайна сметка укрепва устойчивостта спрямо изменението на климата.

Проучване на четири отделни проучвания на подслучаи, които концептуално свързват местните и регионалните нужди с ключови процеси. Тя приложи концепцията за виртуален вододел, за да покаже най-добрите практики за всеобхватен подход за адаптиране от източника към морето в управлението на водите.

Резюме

Допълнителна информация

Контакти