İklim değişikliğine uyum için su miktarının ve kalitesinin izlenmesi

KEY ÖĞRENİMLERİ

Bölge Hakkında

İklim tehditleri

İklim Değişikliği Karadeniz'i ciddi şekilde etkiliyor, yükselen deniz seviyeleri ve sıcaklıklar nedeniyle kıyı erozyonuna ve sellere neden oluyor. Bu değişiklikler deniz ekosistemlerini bozar, türlerin dağılımını ve bolluğunu değiştirirken aynı zamanda okyanus asitlenmesine ve oksijen eksikliğine yol açar. Daha yüksek sıcaklıklar, istilacı türlerin yayılmasını kolaylaştırır, yerel ekosistemlere zarar verir ve CO₂ emilimini azaltır. Ek olarak, Ağustos 2021'de Türkiye'deki güçlü fırtınalar gibi aşırı hava olayları kıyı ekosistemlerine ve altyapısına ciddi zarar verdi.  Bir dizi şiddetli fırtına nedeniyle meydana gelen felaket sel felaketi 97 can aldı ve binaların ve köprülerin çökmesi de dahil olmak üzere yaygın yıkıma neden oldu.

İklim değişikliği ve doğrudan ve dolaylı sonuçları burada. Düşünme şeklimizi ve iklim değişikliğinin etkileriyle nasıl başa çıktığımızı, çok disiplinli bir bölgesel yaklaşım gerektiren yeniden yapılandırmamız gerekiyor. İnsanları mevcut uygulamaların sürdürülebilir olmadığına ikna etmeliyiz.

Nicolaos Theodossiou, ARSINOE CS6 Koordinatörü

Uluslararası iklim değişikliğine uyum için katılımcı bir yaklaşım

Bölgesel iklim değişikliği adaptasyon önlemleri

Bulgaristan ⁇ Doğal rezerv

Bulgaristan'da ARSINOE projesi, sınırlı insan erişimine sahip, sıkı bir şekilde korunan bir ekosistem olan Ropotamo Rezervi'ne odaklanmaktadır. Nehir havzasını değerlendirmek için ekip, ulusal ve uluslararası veri kümelerini kullanarak insansız hava aracı tabanlı anketler ve jeo-uzamsal analizler gerçekleştirdi. RCP4.5 ve RCP8.5 için iklim projeksiyonlarını içeriyordu, bu da orta ve en yüksek emisyon senaryoları anlamına geliyordu. Bu bulgulara dayanarak, ekip rezerv içindeki potansiyel sensör konumlarını belirledi. Bu arada, seçilen bir yenilikçi, Ropotamo Nehri boyunca rezervin dışında ayrı bir izleme programı başlattı ve üç önemli alanda gerçek zamanlı su kalitesi izlemesi uyguladı:

• Üst derste bir referans sitesi,
• Bölge üzerindeki insan etkisini ölçmek için rezervden önce yerleşime bitişik bir alan,
• Karadeniz'e ulaşmadan önce nehrin kendi kendini temizleme kapasitesini değerlendirmek için haliç yakınında daha düşük bir saha.

Eylül 2024'ün ortalarında, proje ekibi ilk sensör setini kurdu ve gerçek zamanlı su kalitesi izleme için gerekli altyapıyı entegre eden bir gösteri alanı kurdu. Bu sensörler nitratlar, pH ve sıcaklık gibi temel parametreleri ölçtü.

Figure 1: The Ropotamo River. Image Credit: © ENOVA H2O / ARSINOE Project.

Uygulama boyunca, ekip her ay su örnekleri topladı ve sensör verilerini kalibre etmek, doğrulamak ve doğrulamak için standart yöntemler kullanarak bunları bir laboratuvarda analiz etti. Bu analiz, klorofil ve mavi-yeşil algler de dahil olmak üzere önemli su kalitesi göstergelerini kapsıyordu. Ek laboratuvar testleri besin seviyelerini ölçerken, yerinde testler pH ve sıcaklığa, iklim etkilerini değerlendirmek için kritik faktörlere odaklandı.

İzleme, rezervin farklı mevsimsel koşullar altında kendini temizleme doğal kapasitesini kendi kendini arındırma yeteneğini kapsamlı bir şekilde değerlendirmek için Haziran 2025'in sonuna kadar devam etti. Nihai analiz, nehrin korunan alandan akmadan önce ve sonra su kalitesini karşılaştıracak ve rezervin insan etkilerini nasıl azalttığına ve iklim değişikliği karşısında ekosistem direncini nasıl artırdığına dair değerli bilgiler sunacak.
Ropotamo Nehri'ndeki
yenilik, yüksek sıcaklıklar, besin yükleri ve kirlilik artışları gibi iklim değişkenliğiyle bağlantılı çevresel stres faktörlerini tespit etmeye yardımcı olan yüksek frekanslı, sahaya özgü su kalitesi verileri sağlayarak iklim değişikliği adaptasyonunda doğrudan rol oynamaktadır. Sistemin bu değişiklikleri neredeyse gerçek zamanlı olarak tespit etme yeteneği, ekosistemlerin kuraklık, sıcak hava dalgaları veya sel gibi kronik ve aşırı iklimle ilgili olaylara nasıl tepki verdiğini değerlendirmek için kritik öneme sahiptir. Sensörler aracılığıyla su kalitesi modellerinin belirlenmesi, erken uyarı sistemlerini ve uyarlanabilir su yönetimini destekleyerek yerel yetkililerin değişen iklim temellerinin etkilerini hazırlamasına ve azaltmasına yardımcı olur. Sistem, geleneksel laboratuvar ağırlıklı yaklaşımlara uygun maliyetli, düşük ayak izi alternatifi sunarak, bölgesel iklim uyum politikalarının bilimsel temelini güçlendirirken nehir ekosisteminin esnekliğini artırır.

Romanya ⁇ Tuna Deltası

Romanya'da çalışma alanı Tuna Deltası'nda yer almaktadır. Seçilen yenilikçi ProVerse, yerinde sensörler, geçmiş kayıtlar, uydu verileri ve diğer ilgili veri kümeleri dahil olmak üzere çeşitli kaynaklardan gelen verilerin entegrasyonundaki zorlukları ele almak için bir gösterici geliştirdi. Sistem, gelişmiş veri işleme ve modelleme araçlarını kullanarak su kalitesindeki değişiklikleri analiz eder ve tahmin eder.

Gösterici, tümü ProVerse platformunda oluşturulmuş dört ayrı sistem içerir:

1. Zaman serisi verilerini kabul etmek ve işlemek için bir veri hattı,
2. Ham ve işlenmiş verilerin uzun süreli saklanması için veri tabanları,
3. Simülasyon modellerinin zaman atlamasında durum değişikliklerine izin veren dünya devlet hizmeti,
4. Metaverse teknolojisi.

Bir nehir şamandırası, aletleri doğal tehlikelerden korur ve güvenilir izleme sağlar.

İlk aşamada, proje ekibi ve yenilikçi, zaman serisi verilerini almak ve işlemek için bir veri işlem hattı kurdu. Ayrıca, hem ham hem de işlenmiş verileri uzun vadede depolamak için veritabanlarını birlikte geliştirdiler. Ek olarak, su kalitesi sensörleri ProVerse tesislerinde satın alındı ve kalibre edildi.

Metaverse platformu artık şamandıradan gerçek dünya verilerini toplamaya hazır. Proje ekibi, bu su kalitesi verilerini, iklim değişikliğinin Tuna Deltası'nın doğal biyofiltrasyon kapasitesini nasıl etkilediğini görselleştirmek, simüle etmek ve analiz etmek için kullanacak. Platform, metaverse teknolojisinden yararlanarak hedeflenen adaptasyon stratejilerinin geliştirilmesini destekleyecek.

Yenilik, yerel paydaşların su kalitesi tehditlerini izleme ve bunlara yanıt verme kapasitesini artırarak Tuna Deltası'ndaki iklim direncine katkıda bulunuyor. Gerçek zamanlı görselleştirmeler ve senaryo tahminleri, zararlı alg çiçekleri, tuzluluk artışları veya besin yüklemesiyle bağlantılı koşulların daha erken tespit edilmesini destekler. Bu, daha hedefli koruma çabalarını ve hassas ekosistemlerin daha iyi yönetimini destekleyebilir.

Figure 2: Buoy deployment. Image Credit: © INCSDB, ARSINOE Project.

Türkiye ⁇ Marmara ve Karadeniz Deltası

Türkiye'de, ekip alt vaka çalışması olarak Marmara Denizi ile Karadeniz arasındaki bağlantıyı ve güneybatı Karadeniz sularını seçti. Bu bölgeyi temsil eden paydaşlar, kirlilik, azalan su kalitesi ⁇ özellikle oksijen kaybı ⁇ ve bunun balıkçılık üzerindeki etkisi gibi temel zorlukları belirledi. Bu endişeleri gidermek için, düzenli gemi tabanlı deniz araştırma seferleri, deniz suyu kalite parametrelerinin izlenmesine ve analiz edilmesine katkıda bulunmuştur.

Figure 3: Expedition in the Black Sea. Image Credit: © METU/ARSINOE Project.

Türk ekibi, sahadaki deniz kirliliği zorluklarını ele almak için ARSINOE proje yenilikçilerinden birini seçmeye de katıldı. İlk kez Karadeniz'de konuşlandırılan Polyregnum ⁇ s ⁇ Smart Monitoring Sensors ⁇ platformunu seçtiler. Bu platform, hava ve su kirliliğini uzaktan izlemek ve hava-deniz etkileşimlerini anlamayı geliştirmek için akıllı sensörleri küresel su kalitesi parametreleriyle birleştirir.
Yapay zeka destekli bir veri işleme sistemi ile
donatılmış platform, sıcaklık, tuzluluk, pH seviyeleri, nem ve karbondioksit seviyeleri dahil olmak üzere birden fazla parametreyi analiz ederek Karadeniz'deki kirlilik seviyelerini izler. Korozyon testlerini tamamladıktan sonra, ekip tüm sensörleri Nisan 2025'in başlarında piyasaya sürülmesi planlanan platforma entegre etti.

SMS platformu, temel çevresel değişkenleri ve iklimle ilgili değişikliklerin kritik göstergelerini sürekli olarak izleyerek Karadeniz'deki iklim değişikliği adaptasyonunu geliştirir. Hava-deniz etkileşimlerini daha iyi anlamak ve ekosistem stresinin erken belirtilerini tespit etmek zamanında, kanıta dayalı yanıtları destekler. Platform aynı zamanda yerel makamlara ve paydaşlara uzun vadeli iklim eğilimlerini belirleme ve bölgedeki çevresel kaliteyi, halk sağlığını ve ekosistem direncini koruyan uyarlanabilir önlemleri uygulama yetkisi veriyor.

Yunanistan ⁇ Karadeniz'e Bağlanan Sanal Bir Havzaya Doğru

Yunanistan'da araştırma ekibi, enerji üretimi, tarım ve su teminindeki hayati rolü nedeniyle izleme için ülkenin en uzun ⁇ olan Aliakmon Nehri'ni seçti. Bu çeşitli talepler karmaşık bir su yönetimi zorluğu yaratır. Bunu ele almak için araştırmacılar, nehrin akış hızını izlemek için düşük maliyetli sensörler kurdular ve daha verimli su yönetimini desteklemek için bir Dijital İkiz'in geliştirilmesini sağladılar.

Figure 4: Installed sensor. Image Credit: © AUTh, ARSINOE Project

Digital Twin, su temini, sulama ve elektrik üretimi için su kullanımı hakkında haftalık tahminler oluşturmak için günlük olarak çalışır. Hidrolojik, meteorolojik ve enerji üretim verilerini dikkate aldığı için nehir rezervuarlarından su çıkışını tahmin etmeyi destekler. Bu, araştırmacıların ve yetkililerin farklı su kullanımları arasındaki karmaşık ilişkileri daha iyi anlamalarına ve su yönetimi verimliliğini artırmalarına yardımcı olur. Mevcut ve gelecekteki iklim senaryolarını göz önünde bulundurmak nihayetinde iklim direncini güçlendirir.
Kavramsal olarak yerel ve bölgesel ihtiyaçları temel süreçlerle ilişkilendiren dört farklı alt vaka çalışmasını
keşfetmek. Su yönetiminde kapsamlı bir kaynaktan denize adaptasyon yaklaşımı için en iyi uygulamaları sergilemek için sanal havza konseptini uyguladı.

ÖZET

Daha fazla bilgi

İLETİŞİM