Övervakning av vattenkvantitet och vattenkvalitet för anpassning till klimatförändringar

Viktiga lärdomar

Om regionen

Klimathot

Klimatförändringarna påverkar Svarta havet allvarligt och orsakar kusterosion och översvämningar på grund av stigande havsnivåer och temperaturer. Dessa förändringar stör de marina ekosystemen och förändrar arternas utbredning och abundans samtidigt som de leder till havsförsurning och syrebrist. Högre temperaturer underlättar ytterligare spridningen av invasiva arter, skadar inhemska ekosystem och minskar CO_{2-absorptionen.} Extrema väderhändelser, såsom de kraftiga stormarna i Turkiet i augusti 2021, har dessutom allvarligt skadat kusternas ekosystem och infrastruktur.  De katastrofala översvämningarna på grund av en rad svåra åskväder krävde 97 liv och orsakade omfattande förstörelse, inklusive kollaps av byggnader och broar.

Klimatförändringen och dess direkta och indirekta konsekvenser är här. Vi måste omstrukturera vårt sätt att tänka och hur vi hanterar klimatförändringarnas effekter, vilket kräver ett tvärvetenskapligt regionalt tillvägagångssätt. Vi måste övertyga människor om att de nuvarande metoderna inte är hållbara.

Nicolaos Theodossiou, samordnare för ARSINOE CS6

En deltagandebaserad strategi för internationell anpassning till klimatförändringarna

Regionala åtgärder för anpassning till klimatförändringarna

Bulgarien – naturreservat

I Bulgarien är ARSINOE-projektet inriktat på Ropotamo-reservatet, ett strikt skyddat ekosystem med begränsad mänsklig tillgång. För att bedöma avrinningsområdet genomförde teamet undersökningar och geospatiala analyser av obemannade luftfartyg, med hjälp av nationella och internationella dataset. De inkluderade klimatprognoser för RCP4.5 och RCP8.5, vilket innebär måttliga och högsta utsläppsscenarier. Baserat på dessa fynd identifierade teamet potentiella sensorplatser inom reserven. Samtidigt inledde en utvald innovatör ett separat övervakningsprogram utanför reservatet längs Ropotamofloden och genomförde realtidsövervakning av vattenkvaliteten på tre viktiga platser:

• En referensplats i den övre kursen,
• En bebyggelse intill reservatet för att mäta mänsklig påverkan på området.
• En lägre sträcka nära mynningen för att bedöma flodens självrengörande förmåga innan den når Svarta havet.

I mitten av september 2024 installerade projektgruppen den första uppsättningen sensorer och inrättade en demonstratorplats som integrerar den infrastruktur som krävs för övervakning av vattenkvaliteten i realtid. Dessa sensorer mätte nyckelparametrar som nitrater, pH och temperatur.

Under hela implementeringen samlade teamet in vattenprover varje månad och analyserade dem i ett laboratorium med hjälp av standardmetoder för att kalibrera, validera och verifiera sensordata. Analysen omfattade viktiga indikatorer för vattenkvalitet, bland annat klorofyll och blågröna alger. Ytterligare laboratorietester mätte näringsnivåer, medan tester på plats fokuserade på pH och temperatur, kritiska faktorer för att bedöma klimatpåverkan.

Övervakningen fortsatte fram till slutet av juni 2025 för att grundligt bedöma reservens förmåga att självrengöra sig – dess naturliga förmåga att rena sig under olika säsongsförhållanden. Den slutliga analysen kommer att jämföra vattenkvaliteten före och efter floden strömmar genom det skyddade området, vilket ger värdefulla insikter om hur reserven mildrar mänskliga effekter och förbättrar ekosystemens motståndskraft mot klimatförändringar.
Innovationen
vid Ropotamo River spelar en direkt roll i klimatanpassningen genom att tillhandahålla högfrekventa, platsspecifika vattenkvalitetsdata som hjälper till att upptäcka miljöstressorer kopplade till klimatvariationer, såsom förhöjda temperaturer, näringsbelastningar och föroreningstoppar. Systemets förmåga att upptäcka dessa förändringar nästan i realtid är avgörande för att bedöma hur ekosystemen reagerar på kroniska och extrema klimatrelaterade händelser, såsom torka, värmeböljor eller översvämningar. Identifiering av vattenkvalitetsmönster via sensorer stöder system för tidig varning och adaptiv vattenförvaltning, vilket hjälper lokala myndigheter att förbereda sig för och mildra effekterna av ändrade klimatbaslinjer. Genom att erbjuda ett kostnadseffektivt alternativ med lågt fotavtryck till traditionella labbtunga metoder förbättrar systemet flodekosystemets motståndskraft samtidigt som den vetenskapliga grunden för regional klimatanpassningspolitik stärks.

Rumänien – Donaudeltat

I Rumänien ligger studieplatsen i Donaudeltat. Den utvalda innovatören, ProVerse, har utvecklat en demonstrator för att ta itu med utmaningar när det gäller att integrera data från olika källor, inklusive sensorer på plats, historiska poster, satellitdata och andra relevanta dataset. Med hjälp av avancerade databehandlings- och modelleringsverktyg analyserar och förutser systemet förändringar i vattenkvaliteten.

Demonstratorn innehåller fyra separata system, alla byggda på ProVerse-plattformen:

1. En datapipeline för att ta emot och bearbeta tidsseriedata,
2. Databaser för långtidslagring av rådata och bearbetade data.
3. Världsstatstjänst som tillåter tillståndsändringar i simuleringsmodellernas tidsförlopp.
4. Metaversumteknik.

En flodboj skyddar instrumenten från naturliga faror och möjliggör tillförlitlig övervakning.

Under den första fasen upprättade projektgruppen och innovatören en datapipeline för att ta emot och bearbeta tidsseriedata. De har också samutvecklat databaser för lagring av både råa och bearbetade data på lång sikt. Dessutom köptes och kalibrerades vattenkvalitetssensorerna på ProVerses anläggningar.

Metaversumplattformen är nu redo att samla in verkliga data från bojen. Projektgruppen kommer att använda dessa vattenkvalitetsdata för att visualisera, simulera och analysera hur klimatförändringarna påverkar Donaudeltats naturliga biofiltreringskapacitet. Genom att utnyttja metaversumteknik kommer plattformen att stödja utvecklingen av riktade anpassningsstrategier.

Innovationen förbättrar de lokala aktörernas kapacitet att övervaka och reagera på hot mot vattenkvaliteten och bidrar till klimatresiliensen i Donaudeltat. Realtidsvisualiseringar och scenarioprognoser stöder tidigare upptäckt av tillstånd som är kopplade till skadliga algblomningar, salthaltsökningar eller näringsbelastning. Detta kan stödja mer riktade bevarandeinsatser och bättre förvaltning av känsliga ekosystem.

Turkiet – Marmara och Svartahavsdeltat

I Turkiet valde teamet ut förbindelsen mellan Marmarasjön och Svarta havet, tillsammans med sydvästra Svarta havets vatten, som en delstudie. Berörda parter som företräder denna region identifierade viktiga utmaningar, såsom föroreningar, försämrad vattenkvalitet – särskilt syreförlust – och dess inverkan på fisket. För att ta itu med dessa problem bidrog regelbundna fartygsbaserade marina forskningsexpeditioner till att övervaka och analysera parametrar för havsvattenkvalitet.

Det turkiska teamet deltog också i valet av en av ARSINOE-projektets innovatörer för att ta itu med utmaningarna med havsföroreningar på platsen. De valde Polyregnums plattform ”Smart Monitoring Sensors”, som för första gången används i Svarta havet. Denna plattform kombinerar smarta sensorer med globala vattenkvalitetsparametrar för att fjärrövervaka luft- och vattenföroreningar, samtidigt som man förbättrar förståelsen för samspelet mellan luft och hav.

Plattformen är utrustad med ett AI-drivet databehandlingssystem och spårar föroreningsnivåerna i Svarta havet genom att analysera flera parametrar, bland annat temperatur, salthalt, pH-nivåer, fuktighet och koldioxidnivåer – nyckelindikatorer för global uppvärmning. Efter att ha slutfört korrosionstesterna integrerade teamet alla sensorer i plattformen, som var planerad att lanseras i början av april 2025.

SMS-plattformen förbättrar klimatanpassningen i Svarta havet genom att kontinuerligt övervaka viktiga miljövariabler och kritiska indikatorer för klimatrelaterade förändringar. Bättre förståelse av samspelet mellan luft och hav och tidig upptäckt av tecken på ekosystemstress stöder snabba, evidensbaserade åtgärder. Plattformen ger också lokala myndigheter och intressenter möjlighet att identifiera långsiktiga klimattrender och genomföra anpassningsåtgärder som skyddar miljökvalitet, folkhälsa och ekosystemens motståndskraft i regionen.

Grekland – På väg mot en virtuell avrinningsområde som knyter an till Svarta havet

I Grekland valde forskargruppen ut floden Aliakmon – landets längsta – för övervakning på grund av dess viktiga roll för energiproduktion, jordbruk och vattenförsörjning. Dessa olika krav skapar en komplex vattenförvaltningsutmaning. För att ta itu med detta installerade forskarna billiga sensorer för att övervaka flodens flödeshastighet, vilket gjorde det möjligt att utveckla en digital tvilling för att stödja en effektivare vattenförvaltning.

Den digitala tvillingen arbetar dagligen för att generera veckovisa prognoser om vattenanvändning för vattenförsörjning, bevattning och elproduktion. Den gör det möjligt att förutsäga vattenutflödet från flodens reservoarer, eftersom den tar hänsyn till hydrologiska, meteorologiska och energiproduktionsdata. Detta hjälper forskare och myndigheter att bättre förstå de komplexa relationerna mellan olika vattenanvändningar och förbättra vattenförvaltningens effektivitet. Med tanke på nuvarande och framtida klimatscenarier stärker klimatresiliensen i slutändan.

Undersöka fyra olika sub-case studier konceptuellt kopplade lokala och regionala behov med viktiga processer. Den tillämpade det virtuella avrinningsdistriktskonceptet för att visa upp bästa praxis för en omfattande strategi för anpassning från källa till hav inom vattenförvaltningen.

Sammanfattning

Ytterligare information

Kontaktuppgifter