Увеличенные области показывают среднее наличие воды за пять лет в ключевых мировых водно-болотных угодьях (очень темные цвета = почти 100% времени влажные). Кредит: Тяньцзяо Пу
Понимание того, как вода движется и изменяется по всему миру, важнее, чем когда-либо из-за изменения климата, но мониторинг внутренних вод в тропиках — непростая задача. Большинство спутников являются оптическими и просто фотографируют поверхности. Они не могут видеть сквозь толстый облачный покров и густую растительность, которые скрывают реки, озера и водно-болотные угодья внизу.
Теперь группа под руководством исследователей из Калифорнийского университета в Беркли разработала новый способ картирования воды на суше в тропиках. Названная UC Berkeley Random Walk Algorithm WaterMask (Berkeley-RWAWC), эта передовая технология мониторинга использует микроволны L-диапазона от спутниковой навигационной системы Cyclone Global Navigation Satellite System (CYGNSS), чтобы «видеть» воду, скрытую под визуальными барьерами, такими как кронами деревьев и облаками. Она также включает в себя алгоритм компьютерного зрения, который работает с данными CYGNSS, чтобы различать сушу и воду.
В исследовании, недавно опубликованном в Water Resources Research, исследователи использовали Berkeley-RWAWC (произносится как «рок») для создания подробной ежемесячной карты водоемов от 37,4° с. ш. до 37,4° ю. ш., показывающей, где находится вода и как она меняется со временем. Их выводы дают более четкую картину сезонной динамики воды в этих регионах.
«Используя Berkeley-RWAWC, мы можем лучше понять сезонные и годовые изменения в тропической воде», — сказал Тяньцзяо Пу, первый автор исследования и аспирант кафедры гражданского и экологического строительства. «Ежемесячная карта дает свежий взгляд на эти жизненно важные экосистемы, помогая закрыть пробел в мониторинге тропической воды».
По словам Пу, данные, предоставленные Berkeley-RWAWC, особенно важны для людей, живущих в тропиках. Эти сообщества, как правило, больше всего страдают от изменения климата и нуждаются в помощи в подготовке к наводнениям и засухам и реагировании на них.
«Понимая динамику распределения воды, мы можем лучше подготовиться к вызовам, вызванным изменением климата, защитить природные экосистемы и поддержать зависящие от них сообщества», — сказала она.
Один из способов, которым исследователи стремятся помочь этим сообществам, — это использовать Berkeley-RWAWC для отслеживания наводнений с целью улучшения гидрологических моделей. «Например, водно-болотные угодья Судд в Южном Судане несколько лет подряд подвергались катастрофическим наводнениям, из-за чего более миллиона человек были вынуждены покинуть свои дома и усугубить и без того тяжелую ситуацию в регионе», — сказала Синтия Герлейн-Сафди, главный исследователь исследования и профессор гражданского и экологического строительства.
«Улучшенные карты наводнений в этом районе могут предоставить новые инструменты для гуманитарной помощи, которая будет предоставлена до следующего наводнения».
Berkeley-RWAWC также может быть использован для моделирования выбросов парниковых газов в тропических водно-болотных угодьях. По словам Герлейн-Сафди, эти водно-болотные угодья являются естественными источниками метана, но по мере того, как изменение климата нагревает планету, водно-болотные угодья начинают выделять все больше и больше метана, создавая положительную обратную связь.
«Berkeley-RWAWC улучшает картографирование местонахождения и размеров этих водно-болотных угодий, что позволяет другим ученым затем прогнозировать траекторию этих водно-болотных угодий и их выбросы метана по мере потепления климата», — сказала она.
Berkeley-RWAWC уже выявляет выраженные сезонные закономерности в динамике воды и предоставляет исследователям более глубокое понимание вопросов, связанных с водой в тропических регионах. Используя эту информацию, они могут разработать способы улучшения прогнозирования наводнений, управления водными ресурсами и стратегий смягчения последствий изменения климата.
«Выявляя эти закономерности, наша работа расширяет наши возможности мониторинга и реагирования на изменения окружающей среды в тропиках», — сказал Герлейн-Сафди.
Дополнительная информация: Тяньцзяо Пу и др., Беркли-RWAWC: Новая водяная маска на основе CYGNSS раскрывает уникальные наблюдения сезонной динамики в тропиках, Исследования водных ресурсов (2024). DOI: 10.1029/2024WR037060
Информация о журнале: Исследования водных ресурсов
Предоставлено Калифорнийским университетом в Беркли
