Monitorování množství a kvality vody pro přizpůsobení se změně klimatu

Klíčové poznatky

O regionu

Klimatické hrozby

Změna klimatu má vážný dopad na Černé moře a způsobuje erozi pobřeží a záplavy v důsledku stoupající hladiny a teploty moří. Tyto změny narušují mořské ekosystémy, mění rozložení a hojnost druhů a zároveň vedou k acidifikaci oceánů a nedostatku kyslíku. Vyšší teploty dále usnadňují šíření invazivních druhů, poškozují původní ekosystémy a snižují absorpci CO_2. Kromě toho extrémní povětrnostní jevy, jako jsou silné bouře v Turecku v srpnu 2021, vážně poškodily pobřežní ekosystémy a infrastrukturu.  Katastrofické povodně v důsledku série silných bouří si vyžádaly 97 životů a způsobily rozsáhlé ničení, včetně zřícení budov a mostů.

Změna klimatu a její přímé a nepřímé důsledky jsou zde. Musíme restrukturalizovat náš způsob myšlení a to, jak se vypořádáváme s dopady změny klimatu, což vyžaduje multidisciplinární regionální přístup. Musíme lidi přesvědčit, že současné postupy nejsou udržitelné.

Nicolaos Theodossiou, koordinátor ARSINOE CS6

Participativní přístup k mezinárodnímu přizpůsobování se změně klimatu

Regionální opatření pro přizpůsobení se změně klimatu

Bulharsko – přírodní rezervace

V Bulharsku se projekt ARSINOE zaměřuje na rezervaci Ropotamo, přísně chráněný ekosystém s omezeným přístupem lidí. Za účelem posouzení povodí provedl tým průzkumy bezpilotních vzdušných prostředků a geoprostorové analýzy s využitím vnitrostátních a mezinárodních datových souborů. Zahrnovaly klimatické projekce pro RCP4.5 a RCP8.5, což znamená scénáře mírných a nejvyšších emisí. Na základě těchto zjištění tým identifikoval potenciální místa senzorů v rezervě. Vybraný inovátor mezitím zahájil samostatný monitorovací program mimo rezervu podél řeky Ropotamo, který provádí monitorování kvality vody v reálném čase na třech klíčových místech:

• referenční místo v horním toku,
• místo sousedící se sídlištěm před rezervací za účelem měření dopadu lidské činnosti na oblast,
• Místo s dolním tokem v blízkosti ústí řeky za účelem posouzení samočistící kapacity řeky před dosažením Černého moře.

V polovině září 2024 projektový tým instaloval první sadu senzorů a zřídil demonstrační místo, které integrovalo nezbytnou infrastrukturu pro monitorování kvality vody v reálném čase. Tyto senzory měřily klíčové parametry, jako jsou dusičnany, pH a teplota.

Během implementace tým každý měsíc odebíral vzorky vody a analyzoval je v laboratoři pomocí standardních metod pro kalibraci, validaci a ověření dat senzorů. Tato analýza zahrnovala klíčové ukazatele kvality vody, včetně chlorofylu a modrozelených řas. Další laboratorní testy měřily úrovně živin, zatímco testy na místě se zaměřily na pH a teplotu, což jsou kritické faktory pro posouzení dopadů na klima.

Monitorování pokračovalo až do konce června 2025 s cílem důkladně posoudit schopnost rezervy samočištění – její přirozenou schopnost samočištění za různých sezónních podmínek. Závěrečná analýza porovná kvalitu vody před a po protékání řeky chráněnou oblastí a nabídne cenné poznatky o tom, jak rezerva zmírňuje dopady na člověka a zvyšuje odolnost ekosystémů vůči změně klimatu.

Inovace na řece Ropotamo hraje přímou roli v přizpůsobování se změně klimatu tím, že poskytuje vysokofrekvenční údaje o kvalitě vody specifické pro danou lokalitu, které pomáhají odhalovat environmentální stresory spojené s proměnlivostí klimatu, jako jsou zvýšené teploty, zatížení živinami a špičky znečištění. Schopnost systému detekovat tyto změny téměř v reálném čase má zásadní význam pro posouzení toho, jak ekosystémy reagují na chronické a extrémní události související s klimatem, jako jsou sucha, vlny veder nebo záplavy. Identifikace vzorců kvality vody prostřednictvím senzorů podporuje systémy včasného varování a adaptivní hospodaření s vodou, což místním orgánům pomáhá připravit se na změny základních hodnot klimatu a zmírnit jejich dopady. Tím, že systém nabízí nákladově efektivní alternativu s nízkou stopou k tradičním přístupům náročným na laboratoře, zvyšuje odolnost říčních ekosystémů a zároveň posiluje vědecký základ pro regionální politiky přizpůsobení se změně klimatu.

Rumunsko – delta Dunaje

V Rumunsku se místo studie nachází v deltě Dunaje. Vybraný inovátor, ProVerse, vyvinul demonstrátor pro řešení problémů při integraci dat z různých zdrojů, včetně senzorů na místě, historických záznamů, satelitních dat a dalších příslušných datových souborů. Pomocí pokročilých nástrojů pro zpracování a modelování dat systém analyzuje a předpovídá změny v kvalitě vody.

Demonstrátor obsahuje čtyři samostatné systémy, všechny postavené na platformě ProVerse:

1. datový kanál pro přijímání a zpracování dat časových řad,
2. databáze pro dlouhodobé uchovávání nezpracovaných a zpracovávaných údajů,
3. Světová státní služba, která umožňuje změny stavu v časosběrných simulačních modelech,
4. Metaverzální technologie.

Říční bóje chrání přístroje před přírodními riziky a umožňuje spolehlivé monitorování.

Během první fáze projektový tým a inovátor vytvořili datový kanál pro příjem a zpracování dat časových řad. Spoluvyvinuli také databáze pro dlouhodobé uchovávání nezpracovaných i zpracovávaných údajů. Kromě toho byly senzory kvality vody zakoupeny a kalibrovány v zařízeních ProVerse.
Platforma
metaverza je nyní připravena shromažďovat data z bóje v reálném světě. Projektový tým použije tyto údaje o kvalitě vody k vizualizaci, simulaci a analýze toho, jak změna klimatu ovlivňuje přirozenou biofiltrační kapacitu delty Dunaje. Využitím technologie metaverza platforma podpoří rozvoj cílených adaptačních strategií.

Inovace zlepšuje schopnost místních zúčastněných stran monitorovat hrozby pro kvalitu vody a reagovat na ně, čímž přispívá k odolnosti vůči změně klimatu v deltě Dunaje. Vizualizace v reálném čase a prognózy scénářů podporují dřívější detekci podmínek spojených se škodlivými květy řas, zvýšením slanosti nebo zatížením živinami. To může podpořit cílenější úsilí o zachování zdrojů a lepší řízení citlivých ekosystémů.

Turecko – Marmara a delta Černého moře

V Turecku tým vybral jako dílčí případovou studii spojení mezi Marmarským mořem a Černým mořem spolu s jihozápadními vodami Černého moře. Zúčastněné strany zastupující tento region identifikovaly klíčové výzvy, jako je znečištění, klesající kvalita vody – zejména ztráta kyslíku – a její dopad na rybolov. K řešení těchto obav přispěly pravidelné námořní výzkumné expedice na lodích k monitorování a analýze parametrů kvality mořské vody.

Turecký tým se rovněž podílel na výběru jednoho z inovátorů projektu ARSINOE pro řešení problémů se znečištěním moří v lokalitě. Vybrali si platformu „Smart Monitoring Sensors“ společnosti Polyregnum, která se poprvé zavádí v Černém moři. Tato platforma kombinuje inteligentní senzory s globálními parametry kvality vody pro dálkové monitorování znečištění ovzduší a vody a zároveň zlepšuje porozumění interakcím mezi vzduchem a mořem.
Platforma
je vybavena systémem zpracování dat využívajícím umělou inteligenci a sleduje úrovně znečištění v Černém moři prostřednictvím analýzy několika parametrů, včetně teploty, slanosti, úrovně pH, vlhkosti a úrovně oxidu uhličitého – klíčových ukazatelů globálního oteplování. Po dokončení korozních testů integroval tým všechny senzory do platformy, jejíž uvedení na trh bylo naplánováno na začátek dubna 2025.
Platforma
SMS zlepšuje přizpůsobení se změně klimatu v Černém moři tím, že průběžně sleduje klíčové environmentální proměnné a kritické ukazatele změn souvisejících s klimatem. Lepší pochopení interakcí mezi vzduchem a mořem a včasné odhalování příznaků stresu ekosystémů podporuje včasné reakce založené na důkazech. Platforma rovněž umožňuje místním orgánům a zúčastněným stranám identifikovat dlouhodobé trendy v oblasti klimatu a provádět adaptační opatření, která chrání kvalitu životního prostředí, veřejné zdraví a odolnost ekosystémů v regionu.

Řecko – na cestě k virtuálnímu povodí Černého moře

V Řecku vybral výzkumný tým k monitorování řeku Aliakmon, která je nejdelší řekou v zemi, a to vzhledem k její zásadní úloze při výrobě energie, zemědělství a zásobování vodou. Tyto různorodé požadavky vytvářejí komplexní výzvu pro hospodaření s vodou. Za účelem řešení tohoto problému instalovali výzkumní pracovníci nízkonákladové senzory pro monitorování průtoku řeky, což umožnilo vývoj digitálního dvojčete na podporu účinnějšího hospodaření s vodou.

Digitální dvojče pracuje na denní bázi, aby generovalo týdenní předpovědi o spotřebě vody pro zásobování vodou, zavlažování a výrobu elektřiny. Podporuje předpovídání odtoku vody z vodních nádrží, neboť bere v úvahu hydrologické, meteorologické údaje a údaje o výrobě energie. To pomáhá výzkumným pracovníkům a orgánům lépe porozumět složitým vztahům mezi různými způsoby využívání vody a zlepšit účinnost hospodaření s vodou. Zohlednění současných a budoucích klimatických scénářů v konečném důsledku posiluje odolnost vůči změně klimatu.

Zkoumání čtyř samostatných dílčích případových studií, které koncepčně propojují místní a regionální potřeby s klíčovými procesy. Uplatnila koncepci virtuálního povodí, aby představila osvědčené postupy pro komplexní přístup k přizpůsobení se od zdroje k moři v oblasti vodního hospodářství.

Shrnutí

Další informace

Kontakt