Ūdens daudzuma un kvalitātes monitorings saistībā ar pielāgošanos klimata pārmaiņām

Galvenās mācības

Par reģionu

Klimata apdraudējumi

Klimata pārmaiņas smagi ietekmē Melno jūru, izraisot piekrastes eroziju un plūdus jūras līmeņa un temperatūras paaugstināšanās dēļ. Šīs izmaiņas izjauc jūras ekosistēmas, mainot sugu izplatību un skaitliskumu, vienlaikus izraisot arī okeānu paskābināšanos un skābekļa trūkumu. Augstāka temperatūra vēl vairāk veicina invazīvu sugu izplatīšanos, kaitējot vietējām ekosistēmām un samazinot CO2 absorbciju. Turklāt ekstrēmi laikapstākļu notikumi, piemēram, spēcīgās vētras Turcijā 2021. gada augustā, ir nopietni kaitējuši piekrastes ekosistēmām un infrastruktūrai.  Katastrofālie plūdi, ko izraisīja vairāki spēcīgi pērkona negaisi, prasīja 97 dzīvības un izraisīja plašus postījumus, tostarp ēku un tiltu sabrukumu.

Šeit ir klimata pārmaiņas un to tiešās un netiešās sekas. Mums ir jāpārstrukturē mūsu domāšanas veids un tas, kā mēs risinām klimata pārmaiņu ietekmi, un tam ir nepieciešama daudzdisciplīnu reģionāla pieeja. Mums ir jāpārliecina cilvēki, ka pašreizējā prakse nav ilgtspējīga.

Nicolaos Theodossiou, ARSINOE CS6 koordinators

Līdzdalības pieeja attiecībā uz starptautisko pielāgošanos klimata pārmaiņām

Reģionālie pasākumi, lai pielāgotos klimata pārmaiņām

Bulgārija – dabas rezervāts

Bulgārijā ARSINOE projekts ir vērsts uz Ropotamo rezervātu, kas ir stingri aizsargājama ekosistēma ar ierobežotu cilvēku piekļuvi. Lai novērtētu upes baseinu, grupa veica uz bezpilota lidaparātiem balstītus apsekojumus un ģeotelpisko analīzi, izmantojot valstu un starptautiskās datu kopas. Tie ietvēra klimata prognozes RCP4.5 un RCP8.5, kas nozīmē mērenus un visaugstākos emisiju scenārijus. Pamatojoties uz šiem konstatējumiem, komanda identificēja potenciālās sensoru atrašanās vietas rezervē. Tikmēr izvēlēts novators uzsāka atsevišķu monitoringa programmu ārpus rezerves gar Ropotamo upi, īstenojot reāllaika ūdens kvalitātes monitoringu trīs galvenajās vietās:

• Atsauces vieta augšējā kursā,
• teritorija, kas atrodas blakus apdzīvotai vietai pirms rezerves, lai novērtētu cilvēku ietekmi uz šo teritoriju,
• Zemāka līmeņa teritorija pie estuāra, lai novērtētu upes pašattīrīšanās spēju pirms nonākšanas Melnajā jūrā.

2024. gada septembra vidū projekta grupa uzstādīja pirmo sensoru komplektu un izveidoja demonstrācijas vietu, integrējot reāllaika ūdens kvalitātes monitoringam nepieciešamo infrastruktūru. Šie sensori mērīja galvenos parametrus, piemēram, nitrātus, pH un temperatūru.

Visā īstenošanas laikā komanda katru mēnesi savāca ūdens paraugus un analizēja tos laboratorijā, izmantojot standarta metodes sensoru datu kalibrēšanai, validēšanai un pārbaudei. Šī analīze aptvēra galvenos ūdens kvalitātes rādītājus, tostarp hlorofila un zilzaļo aļģu rādītājus. Papildu laboratorijas testos tika mērīti barības vielu līmeņi, savukārt uz vietas veiktajos testos galvenā uzmanība tika pievērsta pH un temperatūrai, kas ir kritiski faktori klimata ietekmes novērtēšanai.

Uzraudzība turpinājās līdz 2025. gada jūnija beigām, lai rūpīgi novērtētu rezerves spēju sevi attīrīt – tās dabisko spēju sevi attīrīt dažādos sezonālos apstākļos. Galīgajā analīzē tiks salīdzināta ūdens kvalitāte pirms un pēc upes tecēšanas caur aizsargājamo teritoriju, sniedzot vērtīgu ieskatu par to, kā rezerve mazina ietekmi uz cilvēkiem un uzlabo ekosistēmu noturību pret klimata pārmaiņām.
Inovācijai
Ropotamo upē ir tieša nozīme attiecībā uz pielāgošanos klimata pārmaiņām, jo tā nodrošina ļoti biežus, konkrētai vietai raksturīgus ūdens kvalitātes datus, kas palīdz noteikt vides stresa faktorus, kuri saistīti ar klimata mainīgumu, piemēram, paaugstinātu temperatūru, barības vielu slodzi un piesārņojuma strauju pieaugumu. Sistēmas spēja konstatēt šīs izmaiņas gandrīz reāllaikā ir būtiska, lai novērtētu, kā ekosistēmas reaģē uz hroniskiem un ekstremāliem ar klimatu saistītiem notikumiem, piemēram, sausumu, karstuma viļņiem vai plūdiem. Ūdens kvalitātes modeļu noteikšana ar sensoru palīdzību atbalsta agrīnās brīdināšanas sistēmas un adaptīvu ūdens apsaimniekošanu, palīdzot vietējām iestādēm sagatavoties klimata bāzlīniju maiņai un mazināt tās ietekmi. Piedāvājot rentablu un zema pēdas nospieduma alternatīvu tradicionālajām lieljaudas pieejām, sistēma uzlabo upju ekosistēmu noturību, vienlaikus stiprinot zinātnisko pamatu reģionālajām klimatadaptācijas rīcībpolitikām.

Rumānija – Donavas delta

Rumānijā izpētes vieta atrodas Donavas deltā. Izraudzītais novators ProVerse ir izstrādājis demonstratoru, lai risinātu problēmas, kas saistītas ar datu integrēšanu no dažādiem avotiem, tostarp no sensoriem uz vietas, vēsturiskiem ierakstiem, satelītdatiem un citām attiecīgām datu kopām. Izmantojot progresīvus datu apstrādes un modelēšanas rīkus, sistēma analizē un prognozē ūdens kvalitātes izmaiņas.

Demonstratoram ir četras atsevišķas sistēmas, kas visas ir uzbūvētas uz ProVerse platformas:

1. datu cauruļvads laikrindas datu pieņemšanai un apstrādei,
2. datubāzes neapstrādātu un apstrādātu datu ilgtermiņa glabāšanai,
3. Pasaules valsts pakalpojums, kas ļauj mainīt simulācijas modeļu termiņus,
4. Metaversā tehnoloģija.

Upes bojas aizsargā instrumentus no dabiskiem apdraudējumiem un ļauj veikt uzticamu monitoringu.

Pirmajā posmā projekta grupa un novators izveidoja datu plūsmu, lai saņemtu un apstrādātu laikrindas datus. Tās arī kopīgi izstrādāja datubāzes gan neapstrādātu, gan apstrādātu datu glabāšanai ilgtermiņā. Turklāt ProVerse telpās tika iegādāti un kalibrēti ūdens kvalitātes sensori.

Metaversa platforma tagad ir gatava vākt reālās pasaules datus no bojas. Projekta grupa izmantos šos ūdens kvalitātes datus, lai vizualizētu, simulētu un analizētu, kā klimata pārmaiņas ietekmē Donavas deltas dabisko biofiltrācijas spēju. Izmantojot metaversa tehnoloģiju, platforma atbalstīs mērķtiecīgu pielāgošanās stratēģiju izstrādi.

Inovācija uzlabo vietējo ieinteresēto personu spēju uzraudzīt ūdens kvalitātes apdraudējumus un reaģēt uz tiem, veicinot klimatnoturību Donavas deltā. Reāllaika vizualizācijas un scenāriju prognozēšana palīdz agrāk noteikt apstākļus, kas saistīti ar kaitīgu aļģu ziedēšanu, sāļuma palielināšanos vai barības vielu noslodzi. Tas var atbalstīt mērķtiecīgākus saglabāšanas centienus un jutīgu ekosistēmu labāku pārvaldību.

Turcija – Marmora un Melnās jūras delta

Turcijā darba grupa kā apakšpētījumu izvēlējās savienojumu starp Marmora jūru un Melno jūru, kā arī Melnās jūras dienvidrietumu ūdeņiem. Ieinteresētās personas, kas pārstāv šo reģionu, norādīja uz galvenajām problēmām, piemēram, piesārņojumu, ūdens kvalitātes pasliktināšanos, jo īpaši skābekļa zudumu, un tā ietekmi uz zivsaimniecību. Lai risinātu šīs problēmas, regulāras uz kuģiem balstītas jūras pētniecības ekspedīcijas palīdzēja uzraudzīt un analizēt jūras ūdens kvalitātes parametrus.

Turcijas komanda arī piedalījās viena no ARSINOE projekta novatoriem atlasē, lai risinātu jūras piesārņojuma problēmas objektā. Viņi izvēlējās Polyregnum viedās uzraudzības sensoru platformu, kas pirmo reizi tiek izvērsta Melnajā jūrā. Šī platforma apvieno viedos sensorus ar globāliem ūdens kvalitātes parametriem, lai attālināti uzraudzītu gaisa un ūdens piesārņojumu, vienlaikus uzlabojot izpratni par gaisa un jūras mijiedarbību.
Platforma ir
aprīkota ar MI darbināmu datu apstrādes sistēmu, un tā seko līdzi piesārņojuma līmeņiem Melnajā jūrā, analizējot vairākus parametrus, tostarp temperatūru, sāļumu, pH līmeni, mitrumu un oglekļa dioksīda līmeni, kas ir galvenie globālās sasilšanas rādītāji. Pēc korozijas testu pabeigšanas komanda integrēja visus sensorus platformā, kuru bija plānots palaist 2025. gada aprīļa sākumā.

SMS platforma veicina pielāgošanos klimata pārmaiņām Melnajā jūrā, pastāvīgi uzraugot galvenos vides mainīgos lielumus un ar klimatu saistīto pārmaiņu kritiskos rādītājus. Labāka izpratne par gaisa un jūras mijiedarbību un ekosistēmu stresa pazīmju agrīna atklāšana atbalsta savlaicīgu, uz pierādījumiem balstītu reakciju. Platforma arī dod vietējām iestādēm un ieinteresētajām personām iespēju apzināt ilgtermiņa klimata tendences un īstenot adaptīvus pasākumus, kas aizsargā vides kvalitāti, sabiedrības veselību un ekosistēmu noturību reģionā.

Grieķija – Virzībā uz virtuālu ūdensšķirtni, kas savieno ar Melno jūru

Grieķijā pētniecības grupa izvēlējās Aliakmon upi, kas ir valsts garākā upe, lai to uzraudzītu, ņemot vērā tās būtisko nozīmi enerģijas ražošanā, lauksaimniecībā un ūdensapgādē. Šīs dažādās prasības rada sarežģītu ūdens apsaimniekošanas problēmu. Lai risinātu šo problēmu, pētnieki uzstādīja zemu izmaksu sensorus, lai uzraudzītu upes caurplūdumu, ļaujot izstrādāt digitālo dvīni, lai atbalstītu efektīvāku ūdens apsaimniekošanu.

Digitālais dvīnis darbojas katru dienu, lai sagatavotu iknedēļas prognozes par ūdens izmantošanu ūdensapgādei, apūdeņošanai un elektroenerģijas ražošanai. Tas palīdz prognozēt ūdens aizplūdi no upes rezervuāriem, jo tajā ņemti vērā hidroloģiskie, meteoroloģiskie un enerģijas ražošanas dati. Tas palīdz pētniekiem un iestādēm labāk izprast sarežģītās attiecības starp dažādiem ūdens izmantojumiem un uzlabot ūdens apsaimniekošanas efektivitāti. Ņemot vērā pašreizējos un turpmākos klimata scenārijus, galu galā tiek stiprināta klimatnoturība.

Izpētīt četrus atsevišķus apakšgadījumu pētījumus, kas konceptuāli saista vietējās un reģionālās vajadzības ar galvenajiem procesiem. Tā piemēroja virtuālās sateces baseina koncepciju, lai demonstrētu paraugpraksi visaptverošai pieejai attiecībā uz pielāgošanos no avota līdz jūrai ūdens resursu apsaimniekošanā.

Kopsavilkums

Papildu informācija

Saziņa