Monitorizarea cantității și calității apei pentru adaptarea la schimbările climatice

Învățăminte-cheie

Despre regiune

Amenințări climatice

Schimbările climatice afectează grav Marea Neagră, cauzând eroziune costieră și inundații din cauza creșterii nivelului mării și a temperaturilor. Aceste schimbări perturbă ecosistemele marine, modificând distribuția și abundența speciilor, conducând în același timp la acidificarea oceanelor și la deficit de oxigen. Temperaturile mai ridicate facilitează și mai mult răspândirea speciilor invazive, dăunând ecosistemelor indigene și reducând absorbția de CO2. În plus, fenomenele meteorologice extreme, cum ar fi furtunile puternice din Turcia din august 2021, au afectat grav ecosistemele și infrastructura de coastă.  Inundațiile catastrofale cauzate de o serie de furtuni puternice au ucis 97 de persoane și au provocat distrugeri pe scară largă, inclusiv prăbușirea unor clădiri și poduri.

Schimbările climatice și consecințele lor directe și indirecte sunt aici. Trebuie să ne restructurăm modul de gândire și modul în care abordăm impactul schimbărilor climatice, necesitând o abordare regională multidisciplinară. Trebuie să convingem oamenii că practicile actuale nu sunt sustenabile.

Nicolaos Theodossiou, coordonatorul ARSINOE CS6

O abordare participativă pentru adaptarea internațională la schimbările climatice

Măsuri regionale de adaptare la schimbările climatice

Bulgaria – Rezervație naturală

În Bulgaria, proiectul ARSINOE se axează pe Rezervația Ropotamo, un ecosistem strict protejat, cu acces uman limitat. Pentru a evalua bazinul hidrografic, echipa a efectuat studii și analize geospațiale bazate pe vehicule aeriene fără pilot, utilizând seturi de date naționale și internaționale. Acestea au inclus proiecții climatice pentru RCP4.5 și RCP8.5, ceea ce înseamnă scenarii de emisii moderate și cele mai ridicate. Pe baza acestor constatări, echipa a identificat potențiale locații ale senzorilor în cadrul rezervei. Între timp, un inovator selectat a inițiat un program separat de monitorizare în afara rezervei de-a lungul râului Ropotamo, punând în aplicare monitorizarea în timp real a calității apei în trei situri-cheie:

• Un loc de referință în cursul superior,
• un sit adiacent așezării în fața rezervei pentru a măsura impactul uman asupra zonei;
• Un sit situat pe cursul inferior, în apropierea estuarului, pentru a evalua capacitatea de autocurățare a râului înainte de a ajunge la Marea Neagră.

La jumătatea lunii septembrie 2024, echipa de proiect a instalat primul set de senzori și a stabilit un amplasament demonstrativ, integrând infrastructura necesară pentru monitorizarea în timp real a calității apei. Acești senzori au măsurat parametrii cheie, cum ar fi nitrații, pH-ul și temperatura.

Pe parcursul implementării, echipa a colectat probe de apă în fiecare lună și le-a analizat într-un laborator folosind metode standard de calibrare, validare și verificare a datelor senzorilor. Această analiză a acoperit principalii indicatori de calitate a apei, inclusiv clorofila și algele albastre-verzi. Testele de laborator suplimentare au măsurat nivelurile de nutrienți, în timp ce testele la fața locului s-au axat pe pH și temperatură, factori critici pentru evaluarea impactului asupra climei.

Monitorizarea a continuat până la sfârșitul lunii iunie 2025 pentru a evalua în detaliu capacitatea rezervei de a se autopurifica – capacitatea sa naturală de a se curăța în diferite condiții sezoniere. Analiza finală va compara calitatea apei înainte și după ce râul curge prin zona protejată, oferind informații valoroase cu privire la modul în care rezerva atenuează impactul uman și sporește reziliența ecosistemelor în fața schimbărilor climatice.

Inovația de la râul Ropotamo joacă un rol direct în adaptarea la schimbările climatice prin furnizarea de date de înaltă frecvență, specifice locului, privind calitatea apei, care ajută la detectarea factorilor de stres din mediu legați de variabilitatea climatică, cum ar fi temperaturile ridicate, încărcările cu nutrienți și vârfurile de poluare. Capacitatea sistemului de a detecta aceste schimbări aproape în timp real este esențială pentru evaluarea modului în care ecosistemele răspund la evenimente cronice și extreme legate de climă, cum ar fi secetele, valurile de căldură sau inundațiile. Identificarea modelelor de calitate a apei prin intermediul senzorilor sprijină sistemele de avertizare timpurie și gestionarea adaptivă a apei, ajutând autoritățile locale să se pregătească și să atenueze efectele schimbării valorilor de referință climatice. Oferind o alternativă eficientă din punctul de vedere al costurilor și cu amprentă de carbon redusă la abordările tradiționale bazate pe utilizarea intensivă a laboratoarelor, sistemul sporește reziliența ecosistemelor fluviale, consolidând în același timp baza științifică pentru politicile regionale de adaptare la schimbările climatice.

România – Delta Dunării

În România, situl de studiu este situat în Delta Dunării. Inovatorul selectat, ProVerse, a dezvoltat un demonstrator pentru a aborda provocările în integrarea datelor din diverse surse, inclusiv senzori la fața locului, înregistrări istorice, date satelitare și alte seturi de date relevante. Utilizând instrumente avansate de prelucrare și modelare a datelor, sistemul analizează și prognozează schimbările în calitatea apei.

Demonstratorul conține patru sisteme separate, toate construite pe platforma ProVerse:

1. o conductă de date pentru acceptarea și prelucrarea datelor din seriile temporale;
2. baze de date pentru stocarea pe termen lung a datelor brute și prelucrate;
3. Serviciu de stat mondial care permite schimbări de stat în timp-lapse de modele de simulare,
4. Tehnologia metaversului.

O geamandură de râu protejează instrumentele de pericolele naturale și permite o monitorizare fiabilă.

În prima fază, echipa de proiect și inovatorul au creat o conductă de date pentru a primi și a prelucra date din seriile de timp. De asemenea, au co-dezvoltat baze de date pentru stocarea atât a datelor brute, cât și a celor prelucrate pe termen lung. În plus, senzorii de calitate a apei au fost achiziționați și calibrați la unitățile ProVerse.
Platforma
metavers este acum gata să colecteze date din lumea reală de la geamandură. Echipa de proiect va utiliza aceste date privind calitatea apei pentru a vizualiza, a simula și a analiza modul în care schimbările climatice afectează capacitatea naturală de biofiltrare a Deltei Dunării. Prin valorificarea tehnologiei metaversului, platforma va sprijini dezvoltarea unor strategii de adaptare specifice.

Inovarea îmbunătățește capacitatea părților interesate locale de a monitoriza și de a răspunde amenințărilor la adresa calității apei, contribuind la reziliența la schimbările climatice în Delta Dunării. Vizualizările în timp real și prognozele de scenarii susțin detectarea timpurie a condițiilor legate de înflorirea algelor dăunătoare, creșterea salinității sau încărcarea cu nutrienți. Acest lucru poate sprijini eforturi de conservare mai bine direcționate și o mai bună gestionare a ecosistemelor sensibile.

Turcia – Marmara și Delta Mării Negre

În Turcia, echipa a selectat ca studiu secundar legătura dintre Marea Marmara și Marea Neagră, împreună cu apele din sud-vestul Mării Negre. Părțile interesate care reprezintă această regiune au identificat provocări-cheie, cum ar fi poluarea, scăderea calității apei – în special pierderea de oxigen – și impactul acesteia asupra pescuitului. Pentru a răspunde acestor preocupări, expedițiile periodice de cercetare marină pe nave au contribuit la monitorizarea și analizarea parametrilor de calitate a apei de mare.

Echipa turcă a participat, de asemenea, la selectarea unuia dintre inovatorii proiectului ARSINOE pentru a aborda provocările legate de poluarea marină din cadrul sitului. Aceștia au ales platforma Polyregnum „Smart Monitoring Sensors”, care este implementată pentru prima dată în Marea Neagră. Această platformă combină senzori inteligenți cu parametri globali de calitate a apei pentru a monitoriza de la distanță poluarea aerului și a apei, îmbunătățind în același timp înțelegerea interacțiunilor aer-mare.

Echipată cu un sistem de prelucrare a datelor bazat pe IA, platforma urmărește nivelurile de poluare din Marea Neagră prin analizarea mai multor parametri, inclusiv temperatura, salinitatea, nivelurile pH-ului, umiditatea și nivelurile de dioxid de carbon – indicatori-cheie pentru încălzirea globală. După finalizarea testelor de coroziune, echipa a integrat toți senzorii în platformă, care a fost programată pentru lansare la începutul lunii aprilie 2025.
Platforma
SMS îmbunătățește adaptarea la schimbările climatice în Marea Neagră prin monitorizarea continuă a variabilelor cheie de mediu și a indicatorilor critici ai schimbărilor legate de climă. O mai bună înțelegere a interacțiunilor aer-mare și detectarea timpurie a semnelor de stres ecosistemic sprijină răspunsuri în timp util, bazate pe dovezi. Platforma împuternicește, de asemenea, autoritățile locale și părțile interesate să identifice tendințele climatice pe termen lung și să pună în aplicare măsuri de adaptare care să protejeze calitatea mediului, sănătatea publică și reziliența ecosistemelor în regiune.

Grecia – Către un bazin hidrografic virtual care să facă legătura cu Marea Neagră

În Grecia, echipa de cercetare a selectat râul Aliakmon – cel mai lung râu din țară – pentru monitorizare, datorită rolului său vital în producția de energie, agricultură și aprovizionarea cu apă. Aceste cerințe diverse creează o provocare complexă de gestionare a apei. Pentru a aborda acest aspect, cercetătorii au instalat senzori cu costuri reduse pentru a monitoriza debitul râului, permițând dezvoltarea unui geamăn digital pentru a sprijini o gestionare mai eficientă a apei.

Digital Twin funcționează zilnic pentru a genera previziuni săptămânale cu privire la utilizarea apei pentru alimentarea cu apă, irigare și generarea de energie electrică. Acesta sprijină estimarea scurgerilor de apă din rezervoarele râului, deoarece ia în considerare datele hidrologice, meteorologice și privind producția de energie. Acest lucru ajută cercetătorii și autoritățile să înțeleagă mai bine relațiile complexe dintre diferitele utilizări ale apei și să îmbunătățească eficiența gestionării apei. Luarea în considerare a scenariilor climatice prezente și viitoare consolidează, în cele din urmă, reziliența la schimbările climatice.

Explorarea a patru studii de caz distincte care să coreleze din punct de vedere conceptual nevoile locale și regionale cu procesele-cheie. Aceasta a aplicat conceptul de bazin hidrografic virtual pentru a prezenta cele mai bune practici pentru o abordare cuprinzătoare de adaptare de la sursă la mare în gestionarea apei.

Rezumatul

Informații suplimentare

Persoană de contact