A víz mennyiségének és minőségének nyomon követése az éghajlatváltozáshoz való alkalmazkodás érdekében

Kulcsfontosságú ismeretek

A régióról

Klímafenyegetések

Az éghajlatváltozás súlyosan érinti a Fekete-tengert, ami a tengerszint és a hőmérséklet emelkedése miatt part menti eróziót és áradásokat okoz. Ezek a változások megzavarják a tengeri ökoszisztémákat, megváltoztatják a fajok eloszlását és bőségét, miközben az óceánok savasodásához és oxigénhiányhoz is vezetnek. A magasabb hőmérsékletek tovább könnyítik az invazív fajok terjedését, károsítják az őshonos ökoszisztémákat és csökkentik a CO2 felszívódását. Emellett a szélsőséges időjárási események, például a 2021. augusztusi erőteljes törökországi viharok súlyosan károsították a part menti ökoszisztémákat és infrastruktúrát.  A katasztrofális áradások 97 emberéletet követeltek, és széles körű pusztítást okoztak, beleértve az épületek és hidak összeomlását is.

Az éghajlatváltozás és annak közvetlen és közvetett következményei itt vannak. Át kell alakítanunk gondolkodásmódunkat és azt, hogy miként kezeljük az éghajlatváltozás hatásait, ami multidiszciplináris regionális megközelítést igényel. Meg kell győznünk az embereket arról, hogy a jelenlegi gyakorlatok nem fenntarthatók.

Nicolaos Theodossiou, az ARSINOE CS6 koordinátora

Az éghajlatváltozáshoz való nemzetközi alkalmazkodás részvételen alapuló megközelítése

Az éghajlatváltozáshoz való alkalmazkodást célzó regionális intézkedések

Bulgária – Természeti rezervátum

Bulgáriában az ARSINOE projekt a Ropotamo-rezervátumra összpontosít, amely egy szigorúan védett ökoszisztéma, korlátozott emberi hozzáféréssel. A vízgyűjtő értékelése érdekében a csoport pilóta nélküli légi járműveken alapuló felméréseket és térinformatikai elemzéseket végzett nemzeti és nemzetközi adatkészletek felhasználásával. Ezek között szerepeltek az RCP4.5 és az RCP8.5 éghajlati előrejelzései, ami mérsékelt és legmagasabb kibocsátási forgatókönyveket jelent. Ezen eredmények alapján a csapat azonosította a potenciális érzékelő helyeket a tartalékon belül. Időközben egy kiválasztott innovátor külön megfigyelési programot kezdeményezett a Ropotamo folyó menti tartalékon kívül, valós idejű vízminőség-ellenőrzést hajtva végre három kulcsfontosságú helyszínen:

• a felső pálya referenciahelye,
• a rezervátum előtti település-szomszédos terület a területre gyakorolt emberi hatás mérésére,
• A torkolat közelében található alacsonyabb folyású terület, amely a Fekete-tenger elérése előtt felméri a folyó öntisztító képességét.

2024. szeptember közepén a projektcsapat telepítette az érzékelők első csoportját, és létrehozott egy demonstrációs helyszínt, amely integrálja a valós idejű vízminőség-ellenőrzéshez szükséges infrastruktúrát. Ezek az érzékelők olyan kulcsfontosságú paramétereket mértek, mint a nitrátok, a pH és a hőmérséklet.

A megvalósítás során a csapat minden hónapban vízmintákat gyűjtött, és azokat laboratóriumban elemezte szabványos módszerekkel az érzékelők adatainak kalibrálására, validálására és ellenőrzésére. Ez az elemzés kulcsfontosságú vízminőségi mutatókra terjedt ki, beleértve a klorofillt és a kék-zöld algákat. További laboratóriumi vizsgálatok mérték a tápanyagszinteket, míg a helyszíni vizsgálatok a pH-ra és a hőmérsékletre összpontosítottak, amelyek kritikus tényezők az éghajlati hatások értékeléséhez.

A nyomon követés 2025. június végéig folytatódott annak alapos értékelése érdekében, hogy a tartalék képes-e öntisztító képességre – azaz arra, hogy különböző szezonális körülmények között természetes módon képes-e megtisztítani magát. A végső elemzés összehasonlítja a vízminőséget a folyó védett területen való áthaladása előtt és után, értékes betekintést nyújtva abba, hogy a tartalék hogyan enyhíti az emberi hatásokat és növeli az ökoszisztéma ellenálló képességét az éghajlatváltozással szemben.

A Ropotamo folyó innovációja közvetlen szerepet játszik az éghajlatváltozáshoz való alkalmazkodásban azáltal, hogy nagy gyakoriságú, helyszínspecifikus vízminőségi adatokat szolgáltat, amelyek segítenek felismerni az éghajlat változékonyságához kapcsolódó környezeti stressztényezőket, például a magas hőmérsékletet, a tápanyagterhelést és a szennyezési tüskéket. A rendszer azon képessége, hogy ezeket a változásokat szinte valós időben észlelje, döntő fontosságú annak értékelése szempontjából, hogy az ökoszisztémák hogyan reagálnak az éghajlattal kapcsolatos krónikus és szélsőséges eseményekre, például az aszályokra, a hőhullámokra vagy az áradásokra. A vízminőségi minták érzékelők segítségével történő azonosítása támogatja a korai előrejelző rendszereket és az adaptív vízgazdálkodást, segítve a helyi hatóságokat az éghajlati alapértékek megváltozásának hatásaira való felkészülésben és azok enyhítésében. Azáltal, hogy költséghatékony, alacsony lábnyomú alternatívát kínál a hagyományos laboratóriumi nehéz megközelítésekkel szemben, a rendszer növeli a folyami ökoszisztéma ellenálló képességét, miközben megerősíti az éghajlatváltozáshoz való alkalmazkodásra irányuló regionális politikák tudományos alapját.

Románia – Duna-delta

Romániában a tanulmány helyszíne a Duna-deltában található. A kiválasztott innovátor, a ProVerse demonstrátort fejlesztett ki a különböző forrásokból – többek között helyszíni érzékelőkből, korábbi nyilvántartásokból, műholdas adatokból és egyéb releváns adatkészletekből – származó adatok integrálásával kapcsolatos kihívások kezelésére. Fejlett adatfeldolgozási és modellezési eszközökkel a rendszer elemzi és előrejelzi a vízminőség változásait.

A demonstrátor négy különálló rendszert tartalmaz, amelyek mindegyike a ProVerse platformra épül:

1. az idősoros adatok fogadására és feldolgozására szolgáló adatcsatorna,
2. a nyers és feldolgozott adatok hosszú távú tárolására szolgáló adatbázisok,
3. Világállami szolgálat, amely lehetővé teszi az állapotváltozást a szimulációs modellek időeltolódásában,
4. Metaverzum technológia.

A folyami bója védi a műszereket a természeti veszélyektől, és lehetővé teszi a megbízható nyomon követést.

Az első szakaszban a projektcsapat és az innovátor adatcsatornát hozott létre az idősoros adatok fogadására és feldolgozására. Emellett közösen fejlesztettek ki adatbázisokat mind a nyers, mind a feldolgozott adatok hosszú távú tárolására. Ezenkívül a vízminőség-érzékelőket a ProVerse létesítményeiben szerezték be és kalibrálták.

A metaverzum platform készen áll arra, hogy valós adatokat gyűjtsön a bójából. A projektcsapat ezeket a vízminőségi adatokat arra fogja felhasználni, hogy vizualizálja, szimulálja és elemezze, hogy az éghajlatváltozás hogyan befolyásolja a Duna-delta természetes bioszűrési kapacitását. A metaverzum-technológia kiaknázásával a platform támogatni fogja a célzott alkalmazkodási stratégiák kidolgozását.

Az innováció javítja a helyi érdekelt felek kapacitását a vízminőséget fenyegető veszélyek nyomon követésére és az azokra való reagálásra, hozzájárulva az éghajlatváltozás hatásaival szembeni rezilienciához a Duna-deltában. A valós idejű vizualizációk és forgatókönyv-előrejelzések támogatják a káros algavirágzáshoz, a sótartalom növekedéséhez vagy a tápanyagterheléshez kapcsolódó állapotok korábbi észlelését. Ez támogathatja a célzottabb természetvédelmi erőfeszítéseket és az érzékeny ökoszisztémák jobb kezelését.

Törökország – Márvány-tenger és a Fekete-tenger deltája

Törökországban a csoport esettanulmányként a Márvány-tenger és a Fekete-tenger, valamint a Fekete-tenger délnyugati vizei közötti kapcsolatot választotta ki. Az e régiót képviselő érdekelt felek kulcsfontosságú kihívásokat azonosítottak, például a szennyezést, a vízminőség romlását – különösen az oxigénveszteséget – és annak a halászatra gyakorolt hatását. Ezen aggályok eloszlatása érdekében a rendszeres hajóalapú tengerkutatási expedíciók hozzájárultak a tengervíz minőségi paramétereinek nyomon követéséhez és elemzéséhez.

A török csapat részt vett az ARSINOE projekt egyik innovátorának kiválasztásában is, hogy kezeljék a tengeri szennyezéssel kapcsolatos kihívásokat a helyszínen. A Polyregnum „Smart Monitoring Sensors” platformját választották, amelyet első alkalommal telepítenek a Fekete-tengeren. Ez a platform egyesíti az intelligens érzékelőket a globális vízminőségi paraméterekkel, hogy távolról nyomon kövesse a levegő- és vízszennyezést, miközben javítja a levegő-tenger kölcsönhatások megértését.

A mesterséges intelligencián alapuló adatfeldolgozó rendszerrel felszerelt platform több paraméter, többek között a hőmérséklet, a sótartalom, a pH-érték, a páratartalom és a szén-dioxid-szint – a globális felmelegedés kulcsfontosságú mutatói – elemzésével követi nyomon a Fekete-tenger szennyezési szintjét. A korróziós tesztek befejezése után a csapat az összes érzékelőt integrálta a platformba, amelyet 2025 áprilisának elején terveztek elindítani.

Az SMS platform fokozza az éghajlatváltozáshoz való alkalmazkodást a Fekete-tengeren azáltal, hogy folyamatosan nyomon követi a legfontosabb környezeti változókat és az éghajlattal kapcsolatos változások kritikus mutatóit. A levegő és a tenger közötti kölcsönhatások jobb megértése és az ökoszisztéma-stressz jeleinek korai felismerése támogatja az időben történő, tényeken alapuló válaszokat. A platform arra is felhatalmazza a helyi hatóságokat és az érdekelt feleket, hogy azonosítsák a hosszú távú éghajlati tendenciákat, és olyan adaptív intézkedéseket hajtsanak végre, amelyek védik a környezet minőségét, a közegészséget és az ökoszisztéma rezilienciáját a régióban.

Görögország – A Fekete-tengerhez kapcsolódó virtuális vízgyűjtő terület felé

Görögországban a kutatócsoport az energiatermelésben, a mezőgazdaságban és a vízellátásban betöltött létfontosságú szerepe miatt az ország leghosszabb folyóját, az Aliakmon folyót választotta megfigyelésre. Ezek a különböző igények komplex vízgazdálkodási kihívást jelentenek. Ennek kezelése érdekében a kutatók alacsony költségű érzékelőket telepítettek a folyó áramlási sebességének nyomon követésére, lehetővé téve egy digitális ikermodell kidolgozását a hatékonyabb vízgazdálkodás támogatása érdekében.

A Digital Twin napi szinten működik, hogy heti előrejelzéseket készítsen a vízellátás, az öntözés és a villamosenergia-termelés vízfelhasználásáról. Támogatja a folyó tározóiból történő vízkiáramlás előrejelzését, mivel figyelembe veszi a hidrológiai, meteorológiai és energiatermelési adatokat. Ez segít a kutatóknak és a hatóságoknak abban, hogy jobban megértsék a különböző vízhasználatok közötti összetett kapcsolatokat, és javítsák a vízgazdálkodás hatékonyságát. A jelenlegi és jövőbeli éghajlati forgatókönyvek figyelembevétele végső soron erősíti az éghajlatváltozás hatásaival szembeni rezilienciát.
Négy különálló esettanulmány
vizsgálata, amelyek koncepcionálisan összekapcsolják a helyi és regionális igényeket a kulcsfontosságú folyamatokkal. A virtuális vízgyűjtő koncepciót alkalmazta annak érdekében, hogy bemutassa a vízgazdálkodásban a források és a tengerek közötti átfogó alkalmazkodási megközelítés bevált gyakorlatait.

Összefoglaló

További információk

Kapcsolattartó