Monitoring van de waterkwantiteit en -kwaliteit met het oog op de aanpassing aan de klimaatverandering

Belangrijkste lessen

Over de regio

Klimaatbedreigingen

Klimaatverandering heeft ernstige gevolgen voor de Zwarte Zee en veroorzaakt kusterosie en overstromingen als gevolg van stijgende zeespiegels en temperaturen. Deze veranderingen verstoren mariene ecosystemen, veranderen de verspreiding en overvloed van soorten en leiden tegelijkertijd tot verzuring van de oceanen en zuurstoftekort. Hogere temperaturen vergemakkelijken verder de verspreiding van invasieve soorten, schaden inheemse ecosystemen en verminderen de CO2-absorptie. Daarnaast hebben extreme weersomstandigheden, zoals de krachtige stormen in Turkije in augustus 2021, de kustecosystemen en -infrastructuur ernstig beschadigd.  De catastrofale overstromingen als gevolg van een reeks zware onweersbuien eisten 97 levens en veroorzaakten wijdverspreide vernietiging, waaronder het instorten van gebouwen en bruggen.

Klimaatverandering en de directe en indirecte gevolgen daarvan zijn hier. We moeten onze manier van denken en de manier waarop we omgaan met de gevolgen van klimaatverandering herstructureren, wat een multidisciplinaire regionale aanpak vereist. We moeten mensen ervan overtuigen dat de huidige praktijken niet duurzaam zijn.

Nicolaos Theodossiou, coördinator van ARSINOE CS6

Een participatieve aanpak voor internationale aanpassing aan de klimaatverandering

Regionale maatregelen voor aanpassing aan de klimaatverandering

Bulgarije – natuurreservaat

In Bulgarije richt het ARSINOE-project zich op het Ropotamo-reservaat, een strikt beschermd ecosysteem met beperkte menselijke toegang. Om het stroomgebied te beoordelen, voerde het team op onbemande luchtvaartuigen gebaseerde onderzoeken en geospatiale analyses uit, met behulp van nationale en internationale datasets. Ze omvatten klimaatprognoses voor RCP4.5 en RCP8.5, wat gematigde en hoogste emissiescenario's betekent. Op basis van deze bevindingen identificeerde het team potentiële sensorlocaties binnen het reservaat. Ondertussen startte een geselecteerde innovator een afzonderlijk monitoringprogramma buiten het reservaat langs de Ropotamo-rivier, waarbij real-time monitoring van de waterkwaliteit werd uitgevoerd op drie belangrijke locaties:

• Een referentieplaats in de bovenloop,
• Een nederzetting-aangrenzende site voor het reservaat om de menselijke impact op het gebied te meten,
• Een lager gelegen terrein in de buurt van het estuarium om het zelfreinigend vermogen van de rivier te beoordelen alvorens de Zwarte Zee te bereiken.

Medio september 2024 installeerde het projectteam de eerste set sensoren en richtte een demonstratielocatie op, waarin de nodige infrastructuur voor realtime monitoring van de waterkwaliteit werd geïntegreerd. Deze sensoren maten belangrijke parameters zoals nitraten, pH en temperatuur.

Tijdens de implementatie verzamelde het team elke maand watermonsters en analyseerde ze in een laboratorium met behulp van standaardmethoden om sensorgegevens te kalibreren, valideren en verifiëren. Deze analyse had betrekking op belangrijke waterkwaliteitsindicatoren, waaronder chlorofyl en blauwgroene algen. Aanvullende laboratoriumtests maten nutriëntenniveaus, terwijl tests ter plaatse gericht waren op pH en temperatuur, kritieke factoren voor het beoordelen van klimaateffecten.

De monitoring werd tot eind juni 2025 voortgezet om het vermogen van de reserve om zichzelf te zuiveren – haar natuurlijke vermogen om zichzelf onder verschillende seizoensomstandigheden te reinigen – grondig te beoordelen. De uiteindelijke analyse zal de waterkwaliteit voor en na de rivierstromen door het beschermde gebied vergelijken en waardevolle inzichten bieden in hoe het reservaat de menselijke gevolgen beperkt en de veerkracht van het ecosysteem verbetert in het licht van de klimaatverandering.

De innovatie bij Ropotamo River speelt een directe rol bij de aanpassing aan klimaatverandering door het verstrekken van hoogfrequente, locatiespecifieke waterkwaliteitsgegevens die helpen bij het detecteren van milieustressoren die verband houden met klimaatvariabiliteit, zoals verhoogde temperaturen, nutriëntenbelasting en verontreinigingspieken. Het vermogen van het systeem om deze veranderingen bijna in realtime op te sporen, is van cruciaal belang om te beoordelen hoe ecosystemen reageren op chronische en extreme klimaatgerelateerde gebeurtenissen, zoals droogte, hittegolven of overstromingen. Het identificeren van waterkwaliteitspatronen via sensoren ondersteunt systemen voor vroegtijdige waarschuwing en adaptief waterbeheer, waardoor lokale overheden zich kunnen voorbereiden op de effecten van veranderende basisscenario’s voor het klimaat en deze kunnen beperken. Door een kostenefficiënt alternatief met een lage voetafdruk te bieden voor traditionele laboratoriumzware benaderingen, verbetert het systeem de veerkracht van het rivierecosysteem en versterkt het tegelijkertijd de wetenschappelijke basis voor regionaal beleid voor aanpassing aan de klimaatverandering.

Roemenië – Donaudelta

In Roemenië bevindt de studielocatie zich in de Donaudelta. De geselecteerde innovator, ProVerse, heeft een demonstrator ontwikkeld om uitdagingen aan te pakken bij het integreren van gegevens uit verschillende bronnen, waaronder on-site sensoren, historische records, satellietgegevens en andere relevante datasets. Met behulp van geavanceerde dataverwerkings- en modelleringstools analyseert en voorspelt het systeem veranderingen in de waterkwaliteit.

De demonstrator bevat vier afzonderlijke systemen, allemaal gebouwd op het ProVerse-platform:

1. Een datapijplijn voor het accepteren en verwerken van tijdreeksgegevens,
2. Databanken voor langdurige opslag van de ruwe en verwerkte gegevens,
3. Wereldstaatsdienst die staatveranderingen in de time-lapse van simulatiemodellen toestaat,
4. Metaverse technologie.

Een rivierboei beschermt de instrumenten tegen natuurlijke gevaren en maakt betrouwbare monitoring mogelijk.

In de eerste fase hebben het projectteam en de innovator een datapijplijn opgezet om tijdreeksgegevens te ontvangen en te verwerken. Ze ontwikkelden ook databases voor het opslaan van zowel ruwe als verwerkte gegevens op de lange termijn. Daarnaast werden de waterkwaliteitssensoren aangekocht en gekalibreerd bij de ProVerse-faciliteiten.

Het metaverse-platform is nu klaar om real-world gegevens van de boei te verzamelen. Het projectteam zal deze waterkwaliteitsgegevens gebruiken om te visualiseren, simuleren en analyseren hoe klimaatverandering de natuurlijke biofiltratiecapaciteit van de Donaudelta beïnvloedt. Door gebruik te maken van metaverse-technologie zal het platform de ontwikkeling van gerichte aanpassingsstrategieën ondersteunen.

De innovatie verbetert het vermogen van lokale belanghebbenden om bedreigingen voor de waterkwaliteit te monitoren en erop te reageren, wat bijdraagt aan de klimaatbestendigheid in de Donaudelta. Realtime visualisaties en scenariovoorspellingen ondersteunen eerdere detectie van omstandigheden die verband houden met schadelijke algenbloei, verhoging van het zoutgehalte of nutriëntenbelasting. Dit kan meer gerichte instandhoudingsinspanningen en een beter beheer van gevoelige ecosystemen ondersteunen.

Turkije – Marmara en Zwarte Zeedelta

In Turkije selecteerde het team de verbinding tussen de Marmarazee en de Zwarte Zee, samen met de zuidwestelijke wateren van de Zwarte Zee, als een sub-casestudie. Belanghebbenden die deze regio vertegenwoordigen, stelden belangrijke uitdagingen vast, zoals vervuiling, afnemende waterkwaliteit – met name zuurstofverlies – en de gevolgen daarvan voor de visserij. Om deze zorgen weg te nemen, hebben regelmatige scheepsexpedities voor marien onderzoek bijgedragen aan de monitoring en analyse van de parameters voor de kwaliteit van het zeewater.

Het Turkse team heeft ook deelgenomen aan de selectie van een van de vernieuwers van het ARSINOE-project om de uitdagingen op het gebied van verontreiniging van de zee op de locatie aan te pakken. Zij kozen voor het platform “Smart Monitoring Sensors” van Polyregnum, dat voor het eerst in de Zwarte Zee wordt ingezet. Dit platform combineert slimme sensoren met wereldwijde waterkwaliteitsparameters om lucht- en watervervuiling op afstand te monitoren en tegelijkertijd het begrip van lucht-zee-interacties te verbeteren.

Uitgerust met een AI-aangedreven gegevensverwerkingssysteem volgt het platform de verontreinigingsniveaus in de Zwarte Zee door meerdere parameters te analyseren, waaronder temperatuur, zoutgehalte, pH-niveaus, vochtigheid en kooldioxideniveaus – belangrijke indicatoren voor de opwarming van de aarde. Na het voltooien van de corrosietests integreerde het team alle sensoren in het platform, dat begin april 2025 zou worden gelanceerd.

Het SMS-platform verbetert de aanpassing aan de klimaatverandering in de Zwarte Zee door voortdurend belangrijke milieuvariabelen en kritieke indicatoren van klimaatgerelateerde veranderingen te monitoren. Een beter begrip van de interacties tussen de lucht en de zee en het vroegtijdig opsporen van tekenen van stress in ecosystemen ondersteunen tijdige, empirisch onderbouwde reacties. Het platform stelt lokale overheden en belanghebbenden ook in staat om klimaattrends op lange termijn in kaart te brengen en adaptieve maatregelen uit te voeren die de milieukwaliteit, de volksgezondheid en de veerkracht van ecosystemen in de regio waarborgen.

Griekenland – Naar een virtueel stroomgebied dat verbonden is met de Zwarte Zee

In Griekenland heeft het onderzoeksteam de Aliakmon-rivier – de langste van het land – geselecteerd voor monitoring vanwege zijn vitale rol in de energieproductie, landbouw en watervoorziening. Deze uiteenlopende eisen zorgen voor een complexe uitdaging op het gebied van waterbeheer. Om dit aan te pakken, installeerden de onderzoekers goedkope sensoren om het debiet van de rivier te monitoren, waardoor de ontwikkeling van een digitale tweeling mogelijk werd om een efficiënter waterbeheer te ondersteunen.

De Digital Twin werkt dagelijks om wekelijkse voorspellingen te genereren over watergebruik voor watervoorziening, irrigatie en elektriciteitsopwekking. Het ondersteunt het voorspellen van de uitstroom van water uit de reservoirs van de rivier, aangezien het hydrologische, meteorologische en energieproductiegegevens in aanmerking neemt. Dit helpt onderzoekers en autoriteiten de complexe relaties tussen verschillende watergebruiken beter te begrijpen en de efficiëntie van het waterbeheer te verbeteren. Door rekening te houden met huidige en toekomstige klimaatscenario’s wordt de klimaatbestendigheid uiteindelijk versterkt.

Onderzoek naar vier afzonderlijke subcasestudies waarin lokale en regionale behoeften conceptueel worden gekoppeld aan belangrijke processen. Het paste het virtuele stroomgebiedconcept toe om beste praktijken voor een alomvattende bron-naar-zee-aanpassingsaanpak in waterbeheer te demonstreren.

Samenvatting

Meer informatie

Contact