Monitorização da quantidade e qualidade da água para a adaptação às alterações climáticas

Principais aprendizagens

Sobre a Região

Ameaças climáticas

As alterações climáticas estão a afetar gravemente o mar Negro, causando erosão costeira e inundações devido à subida do nível e das temperaturas do mar. Estas alterações perturbam os ecossistemas marinhos, alterando a distribuição e a abundância das espécies, ao mesmo tempo que conduzem à acidificação dos oceanos e à deficiência de oxigénio. Temperaturas mais elevadas facilitam ainda mais a propagação de espécies invasoras, prejudicando os ecossistemas nativos e reduzindo a absorção de CO2. Além disso, fenómenos meteorológicos extremos, como as fortes tempestades na Turquia em agosto de 2021, danificaram gravemente os ecossistemas e as infraestruturas costeiras.  A inundação catastrófica devido a uma série de tempestades severas custou 97 vidas e causou destruição generalizada, incluindo o colapso de edifícios e pontes.

As alterações climáticas e as suas consequências diretas e indiretas estão aqui. Temos de reestruturar a nossa forma de pensar e de lidar com os impactos das alterações climáticas, o que exige uma abordagem regional multidisciplinar. Temos de convencer as pessoas de que as práticas atuais não são sustentáveis.

Nicolaos Theodossiou, coordenador da ARSINOE CS6

Uma abordagem participativa para a adaptação internacional às alterações climáticas

Medidas regionais de adaptação às alterações climáticas

Bulgária – Reserva Natural

Na Bulgária, o projeto ARSINOE centra-se na Reserva Ropotamo, um ecossistema estritamente protegido com acesso humano limitado. Para avaliar a bacia hidrográfica, a equipa realizou levantamentos aéreos não tripulados baseados em veículos e análises geoespaciais, utilizando conjuntos de dados nacionais e internacionais. Incluíram projeções climáticas para o RCP4.5 e o RCP8.5, ou seja, cenários de emissões moderadas e mais elevadas. Com base nestes resultados, a equipa identificou potenciais localizações de sensores dentro da reserva. Entretanto, um inovador selecionado iniciou um programa de monitorização separado fora da reserva ao longo do rio Ropotamo, implementando a monitorização da qualidade da água em tempo real em três locais fundamentais:

• Um local de referência no curso superior,
• Um local adjacente ao assentamento antes da reserva para medir o impacto humano na área,
• Um local de curso inferior perto do estuário para avaliar a capacidade de autolimpeza do rio antes de chegar ao mar Negro.

Em meados de setembro de 2024, a equipa do projeto instalou o primeiro conjunto de sensores e estabeleceu um local de demonstração, integrando a infraestrutura necessária para a monitorização da qualidade da água em tempo real. Estes sensores mediram parâmetros-chave como nitratos, pH e temperatura.

Ao longo da implementação, a equipa recolheu amostras de água todos os meses e analisou-as num laboratório utilizando métodos padrão para calibrar, validar e verificar os dados dos sensores. Esta análise abrangeu os principais indicadores de qualidade da água, incluindo a clorofila e as algas azuis-verdes. Testes laboratoriais adicionais mediram os níveis de nutrientes, enquanto os testes no local se concentraram no pH e na temperatura, fatores críticos para avaliar os impactos climáticos.

A monitorização prosseguiu até ao final de junho de 2025, a fim de avaliar exaustivamente a capacidade da reserva para se autopurificar — a sua capacidade natural de se limpar em diferentes condições sazonais. A análise final comparará a qualidade da água antes e depois dos fluxos fluviais através da área protegida, oferecendo informações valiosas sobre a forma como a reserva atenua os impactos humanos e reforça a resiliência dos ecossistemas face às alterações climáticas.

A inovação no rio Ropotamo desempenha um papel direto na adaptação às alterações climáticas, fornecendo dados de alta frequência e de qualidade da água específicos do local que ajudam a detetar fatores de stress ambiental associados à variabilidade climática, como temperaturas elevadas, cargas de nutrientes e picos de poluição. A capacidade do sistema para detetar estas alterações quase em tempo real é fundamental para avaliar a forma como os ecossistemas respondem a fenómenos crónicos e extremos relacionados com o clima, como secas, vagas de calor ou inundações. A identificação de padrões de qualidade da água através de sensores apoia os sistemas de alerta precoce e a gestão adaptativa da água, ajudando as autoridades locais a prepararem-se e a atenuarem os efeitos da alteração das bases de referência climáticas. Ao oferecer uma alternativa eficiente em termos de custos e de baixa pegada às abordagens tradicionais pesadas em laboratório, o sistema reforça a resiliência dos ecossistemas fluviais, reforçando simultaneamente a base científica para as políticas regionais de adaptação às alterações climáticas.

Roménia – Delta do Danúbio

Na Roménia, o local de estudo está localizado no delta do Danúbio. O inovador selecionado, o ProVerse, desenvolveu um demonstrador para enfrentar os desafios na integração de dados de várias fontes, incluindo sensores no local, registos históricos, dados de satélite e outros conjuntos de dados relevantes. Utilizando ferramentas avançadas de processamento e modelagem de dados, o sistema analisa e prevê alterações na qualidade da água.

O demonstrador contém quatro sistemas separados, todos construídos na plataforma ProVerse:

1. Um canal de dados para a aceitação e o tratamento de dados de séries cronológicas;
2. Bases de dados para o armazenamento a longo prazo dos dados em bruto e tratados;
3. Serviço estatal mundial que permite alterações de estado no lapso de tempo dos modelos de simulação,
4. Tecnologia do metaverso.

Uma boia fluvial protege os instrumentos dos riscos naturais e permite uma monitorização fiável.

Durante a primeira fase, a equipa do projeto e o inovador criaram uma conduta de dados para receber e processar dados de séries cronológicas. Também co-desenvolveram bases de dados para armazenar dados brutos e processados a longo prazo. Além disso, os sensores de qualidade da água foram adquiridos e calibrados nas instalações da ProVerse.

A plataforma do metaverso está agora pronta para recolher dados do mundo real da boia. A equipa do projeto utilizará estes dados sobre a qualidade da água para visualizar, simular e analisar a forma como as alterações climáticas afetam a capacidade de biofiltração natural do delta do Danúbio. Ao alavancar a tecnologia do metaverso, a plataforma apoiará o desenvolvimento de estratégias de adaptação específicas.

A inovação melhora a capacidade das partes interessadas locais para monitorizar e responder às ameaças à qualidade da água, contribuindo para a resiliência às alterações climáticas no delta do Danúbio. As visualizações em tempo real e a previsão de cenários apoiam a deteção precoce de condições associadas à proliferação de algas nocivas, ao aumento da salinidade ou à carga de nutrientes. Tal pode apoiar esforços de conservação mais direcionados e uma melhor gestão dos ecossistemas sensíveis.

Turquia – Mármara e delta do mar Negro

Na Turquia, a equipa selecionou a ligação entre o mar de Mármara e o mar Negro, juntamente com as águas do sudoeste do mar Negro, como um estudo de subcaso. As partes interessadas que representam esta região identificaram desafios fundamentais, como a poluição, o declínio da qualidade da água – em especial a perda de oxigénio – e o seu impacto nas pescas. Para dar resposta a estas preocupações, as expedições regulares de investigação marinha baseadas em navios contribuíram para monitorizar e analisar os parâmetros de qualidade da água do mar.

A equipa turca também participou na seleção de um dos inovadores do projeto ARSINOE para enfrentar os desafios da poluição marinha no local. Escolheram a plataforma «Smart Monitoring Sensors» da Polyregnum, que está a ser implantada pela primeira vez no mar Negro. Esta plataforma combina sensores inteligentes com parâmetros globais de qualidade da água para monitorizar remotamente a poluição do ar e da água, melhorando simultaneamente a compreensão das interações ar-mar.

Equipada com um sistema de tratamento de dados alimentado por IA, a plataforma rastreia os níveis de poluição no mar Negro através da análise de múltiplos parâmetros, incluindo a temperatura, a salinidade, os níveis de pH, a humidade e os níveis de dióxido de carbono – indicadores-chave para o aquecimento global. Após a conclusão dos testes de corrosão, a equipa integrou todos os sensores na plataforma, cujo lançamento estava previsto para o início de abril de 2025.

A plataforma SMS reforça a adaptação às alterações climáticas no Mar Negro, monitorizando continuamente as principais variáveis ambientais e os indicadores críticos das alterações climáticas. Uma melhor compreensão das interações ar-mar e a deteção precoce de sinais de stress ecossistémico apoiam respostas atempadas e baseadas em dados concretos. A plataforma também capacita as autoridades locais e as partes interessadas para identificar tendências climáticas a longo prazo e implementar medidas adaptativas que salvaguardem a qualidade ambiental, a saúde pública e a resiliência dos ecossistemas na região.

Grécia – Rumo a uma bacia hidrográfica virtual que ligue o mar Negro

Na Grécia, a equipa de investigação selecionou o rio Aliakmon – o mais longo do país – para monitorização devido ao seu papel vital na produção de energia, na agricultura e no abastecimento de água. Estas exigências diversas criam um desafio complexo da gestão da água. Para resolver este problema, os investigadores instalaram sensores de baixo custo para monitorizar o caudal do rio, permitindo o desenvolvimento de um gémeo digital para apoiar uma gestão mais eficiente da água.

O Digital Twin opera diariamente para gerar previsões semanais sobre o uso de água para abastecimento de água, irrigação e geração de eletricidade. Apoia a previsão da saída de água dos reservatórios do rio, uma vez que tem em conta os dados hidrológicos, meteorológicos e de produção de energia. Tal ajuda os investigadores e as autoridades a compreender melhor as complexas relações entre as diferentes utilizações da água e a melhorar a eficiência da gestão da água. A consideração dos cenários climáticos atuais e futuros reforça, em última análise, a resiliência às alterações climáticas.

A exploração de quatro estudos de subcasos distintos ligou conceitualmente as necessidades locais e regionais a processos-chave. Aplicou o conceito de bacia hidrográfica virtual para apresentar as melhores práticas para uma abordagem abrangente de adaptação da fonte ao mar na gestão da água.

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