Veden määrän ja laadun seuranta ilmastonmuutokseen sopeutumista varten

Keskeiset opinnot

Tietoa alueesta

Ilmastouhkat

Ilmastonmuutos vaikuttaa vakavasti Mustaanmereen ja aiheuttaa rannikoiden eroosiota ja tulvia merenpinnan nousun ja lämpötilan nousun vuoksi. Nämä muutokset häiritsevät meriekosysteemejä, muuttavat lajien levinneisyyttä ja runsautta ja johtavat samalla valtamerten happamoitumiseen ja hapenpuutteeseen. Korkeammat lämpötilat helpottavat edelleen haitallisten vieraslajien leviämistä, vahingoittavat kotoperäisiä ekosysteemejä ja vähentävät hiilidioksidin_{imeytymistä.} Lisäksi äärimmäiset sääilmiöt, kuten Turkin voimakkaat myrskyt elokuussa 2021, ovat vahingoittaneet vakavasti rannikkoekosysteemejä ja -infrastruktuuria.  Vakavien ukkosmyrskyjen aiheuttamat katastrofaaliset tulvat vaativat 97 ihmishenkeä ja aiheuttivat laajaa tuhoa, mukaan lukien rakennusten ja siltojen romahtaminen.

Ilmastonmuutos ja sen suorat ja välilliset seuraukset ovat täällä. Meidän on rakennettava uudelleen ajattelutapamme ja tapamme käsitellä ilmastonmuutoksen vaikutuksia, mikä edellyttää monialaista alueellista lähestymistapaa. Meidän on saatava ihmiset vakuuttuneiksi siitä, että nykyiset käytännöt eivät ole kestäviä.

Nicolaos Theodossiou, ARSINOE CS6:n koordinaattori

Osallistava lähestymistapa kansainväliseen ilmastonmuutokseen sopeutumiseen

Alueelliset toimenpiteet ilmastonmuutokseen sopeutumiseksi

Bulgaria – luonnonsuojelualue

Bulgariassa ARSINOE-hankkeessa keskitytään Ropotamo-reservaattiin, joka on tiukasti suojeltu ekosysteemi, johon ihmisillä on rajallinen pääsy. Vesistöalueen arvioimiseksi ryhmä suoritti miehittämättömiin ilma-aluksiin perustuvia kartoituksia ja geospatiaalisia analyyseja käyttäen kansallisia ja kansainvälisiä tietoaineistoja. Niihin sisältyivät RCP4.5:n ja RCP8.5:n ilmastoennusteet eli maltilliset ja suurimmat päästöskenaariot. Näiden havaintojen perusteella ryhmä tunnisti mahdolliset sensoripaikat reservissä. Tällä välin eräs valittu innovaattori käynnisti erillisen seurantaohjelman Ropotamojoen varannon ulkopuolella ja toteutti reaaliaikaista veden laadun seurantaa kolmella keskeisellä alueella:

• vertailukohta yläjuoksulla,
• reservin edessä oleva asutuksen vieressä oleva alue, jolla mitataan ihmisen vaikutusta alueeseen,
• Suiston lähellä oleva alajuoksun paikka, jossa arvioidaan joen itsepuhdistuskykyä ennen Mustallemerelle saapumista.

Syyskuun 2024 puolivälissä hankeryhmä asensi ensimmäiset anturit ja perusti demonstrointipaikan, johon integroitiin veden laadun reaaliaikaiseen seurantaan tarvittava infrastruktuuri. Nämä anturit mittasivat keskeisiä parametreja, kuten nitraatteja, pH:ta ja lämpötilaa.

Koko toteutuksen ajan ryhmä keräsi vesinäytteitä kuukausittain ja analysoi ne laboratoriossa käyttäen vakiomenetelmiä anturitietojen kalibroimiseksi, validoimiseksi ja todentamiseksi. Analyysi kattoi keskeiset veden laatua kuvaavat indikaattorit, kuten klorofylli ja sinilevät. Ylimääräisissä laboratoriotesteissä mitattiin ravinnetasoja, kun taas paikan päällä tehdyissä testeissä keskityttiin pH-arvoon ja lämpötilaan, jotka ovat kriittisiä tekijöitä ilmastovaikutusten arvioinnissa.

Seurantaa jatkettiin kesäkuun 2025 loppuun asti, jotta voitiin arvioida perusteellisesti varannon kykyä puhdistautua itse – sen luonnollista kykyä puhdistautua erilaisissa kausittaisissa olosuhteissa. Loppuanalyysissä vertaillaan veden laatua ennen kuin joki virtaa suojelualueen läpi ja sen jälkeen, mikä tarjoaa arvokasta tietoa siitä, miten varanto lieventää ihmisen aiheuttamia vaikutuksia ja parantaa ekosysteemien kykyä sietää ilmastonmuutosta.
Ropotamo-joen
innovaatiolla on suora rooli ilmastonmuutokseen sopeutumisessa, sillä se tarjoaa korkeataajuista, paikkakohtaista vedenlaatutietoa, joka auttaa havaitsemaan ilmaston vaihteluun liittyviä ympäristöstressitekijöitä, kuten kohonneita lämpötiloja, ravinnekuormitusta ja saastepiikkejä. Järjestelmän kyky havaita nämä muutokset lähes reaaliaikaisesti on ratkaisevan tärkeää arvioitaessa, miten ekosysteemit reagoivat kroonisiin ja äärimmäisiin ilmastoon liittyviin tapahtumiin, kuten kuivuuteen, helleaaltoihin tai tulviin. Vedenlaatumallien tunnistaminen antureiden avulla tukee varhaisvaroitusjärjestelmiä ja mukautuvaa vesihuoltoa, mikä auttaa paikallisviranomaisia valmistautumaan ilmaston perustasojen muuttamisen vaikutuksiin ja lieventämään niitä. Järjestelmä tarjoaa kustannustehokkaan ja matalan jalanjäljen vaihtoehdon perinteisille laboratoriopainotteisille lähestymistavoille, mikä parantaa jokien ekosysteemien häiriönsietokykyä ja vahvistaa samalla tieteellistä perustaa alueellisille ilmastonmuutokseen sopeutumista koskeville politiikoille.

Romania – Tonavan suistoalue

Romaniassa tutkimuspaikka sijaitsee Tonavan suistoalueella. Valittu innovaattori ProVerse on kehittänyt demonstraattorin, joka vastaa haasteisiin eri lähteistä, kuten paikan päällä sijaitsevista antureista, historiallisista tietueista, satelliittitiedoista ja muista asiaankuuluvista tietoaineistoista, saatavien tietojen integroinnissa. Kehittyneiden tietojenkäsittely- ja mallinnustyökalujen avulla järjestelmä analysoi ja ennustaa veden laadun muutoksia.

Demonstraattorissa on neljä erillistä järjestelmää, jotka kaikki on rakennettu ProVerse-alustalle:

1. tietoputki aikasarjojen tietojen hyväksymistä ja käsittelyä varten,
2. käsittelemättömien ja käsiteltyjen tietojen pitkäaikaista säilyttämistä koskevat tietokannat,
3. Maailman valtion palvelu, joka mahdollistaa valtion muutokset simulointimallien aikakatkaisussa,
4. Metaversumiteknologia.

Jokipoiju suojaa laitteita luonnonvaaroilta ja mahdollistaa luotettavan seurannan.
Ensimmäisen vaiheen
aikana projektiryhmä ja innovaattori perustivat tietoputken aikasarjojen tietojen vastaanottamista ja käsittelyä varten. He myös kehittivät yhdessä tietokantoja sekä käsittelemättömän että käsitellyn datan tallentamiseksi pitkällä aikavälillä. Lisäksi vedenlaatuanturit ostettiin ja kalibroitiin ProVersen tiloista.

Metaversumialusta on nyt valmis keräämään reaalimaailman tietoja poijusta. Hankeryhmä käyttää näitä veden laatua koskevia tietoja visualisoidakseen, simuloidakseen ja analysoidakseen, miten ilmastonmuutos vaikuttaa Tonavan suistoalueen luonnolliseen biosuodatuskapasiteettiin. Foorumi tukee kohdennettujen sopeutumisstrategioiden kehittämistä hyödyntämällä metaversumiteknologiaa.

Innovointi parantaa paikallisten sidosryhmien valmiuksia seurata veden laatuun liittyviä uhkia ja reagoida niihin, mikä parantaa Tonavan suistoalueen ilmastokestävyyttä. Reaaliaikaiset visualisoinnit ja skenaarioennusteet tukevat haitallisiin leväkukintoihin, suolapitoisuuden kasvuun tai ravinnekuormitukseen liittyvien olosuhteiden varhaisempaa havaitsemista. Näin voidaan tukea kohdennetumpia suojelutoimia ja herkkien ekosysteemien parempaa hoitoa.

Turkki – Marmara ja Mustanmeren suistoalue

Turkissa ryhmä valitsi osatapaustutkimukseksi yhteyden Marmaranmeren ja Mustanmeren sekä Lounais-Mustanmeren vesien välillä. Tätä aluetta edustavat sidosryhmät määrittivät keskeisiä haasteita, kuten saastumisen, veden laadun heikkenemisen – erityisesti happihävikin – ja sen vaikutukset kalastukseen. Näiden ongelmien ratkaisemiseksi meriveden laatuparametreja seurattiin ja analysoitiin säännöllisillä aluksilla tehdyillä tutkimusmatkoilla.

Turkkilainen tiimi osallistui myös yhden ARSINOE-hankkeen innovaattorin valintaan merien pilaantumiseen liittyvien haasteiden ratkaisemiseksi alueella. He valitsivat Polyregnumin älykkäiden valvonta-antureiden alustan, jota käytetään ensimmäistä kertaa Mustallamerellä. Tämä alusta yhdistää älykkäät anturit maailmanlaajuisiin vedenlaatuparametreihin, jotta ilman ja veden saastumista voidaan seurata etänä ja samalla parantaa ymmärrystä ilma-meri-vuorovaikutuksista.
Tekoälyyn perustuvalla
tietojenkäsittelyjärjestelmällä varustettu alusta seuraa Mustanmeren saastetasoja analysoimalla useita parametreja, kuten lämpötilaa, suolaisuutta, pH-tasoja, kosteutta ja hiilidioksiditasoja, jotka ovat ilmaston lämpenemisen keskeisiä indikaattoreita. Korroosiotestien jälkeen tiimi integroi kaikki anturit alustaan, joka oli tarkoitus käynnistää huhtikuun alussa 2025.

Tekstiviestialusta edistää ilmastonmuutokseen sopeutumista Mustallamerellä seuraamalla jatkuvasti keskeisiä ympäristömuuttujia ja ilmastoon liittyvien muutosten kriittisiä indikaattoreita. Ilma-meri-vuorovaikutusten parempi ymmärtäminen ja ekosysteemistressin merkkien havaitseminen varhaisessa vaiheessa tukee oikea-aikaisia, näyttöön perustuvia vastauksia. Foorumi myös antaa paikallisviranomaisille ja sidosryhmille mahdollisuuden tunnistaa pitkän aikavälin ilmastosuuntauksia ja toteuttaa mukautuvia toimenpiteitä, joilla turvataan ympäristön laatu, kansanterveys ja ekosysteemien häiriönsietokyky alueella.

Kreikka – kohti virtuaalista vesistöaluetta, joka on yhteydessä Mustaanmereen

Kreikassa tutkimusryhmä valitsi seurantaan maan pisimmän Aliakmon-joen, koska sillä on keskeinen rooli energiantuotannossa, maataloudessa ja vesihuollossa. Nämä erilaiset vaatimukset luovat monimutkaisen vesihuollon haasteen. Tämän vuoksi tutkijat asensivat edullisia antureita joen virtausnopeuden seuraamiseksi, mikä mahdollisti digitaalisen kaksosen kehittämisen tehokkaamman vesihuollon tukemiseksi.

Digital Twin tuottaa päivittäin viikoittaisia ennusteita veden käytöstä vesihuoltoon, kasteluun ja sähköntuotantoon. Se tukee veden ulosvirtauksen ennustamista joen vesialtaista, sillä siinä otetaan huomioon hydrologiset, meteorologiset ja energiantuotantoa koskevat tiedot. Tämä auttaa tutkijoita ja viranomaisia ymmärtämään paremmin vedenkäytön monimutkaisia suhteita ja parantamaan vesihuollon tehokkuutta. Nykyisten ja tulevien ilmastoskenaarioiden huomioon ottaminen vahvistaa viime kädessä ilmastokestävyyttä.

Tarkastellaan neljää erillistä alatapaustutkimusta, joissa paikalliset ja alueelliset tarpeet yhdistetään käsitteellisesti keskeisiin prosesseihin. Se sovelsi virtuaalista vedenjakajakonseptia esitelläkseen parhaita käytäntöjä kattavaa lähteeltä merelle -sopeutumiseen perustuvaa lähestymistapaa varten vesihuollossa.

Tiivistelmä

Lisätietoja

Yhteydenotto