خشکسالی در آمازون و کالیفرنیا: کشف روشی نوین با ماهواره‌ها برای مدیریت بحران آب

تازه‌ترین دستاوردها در تشخیص خشکسالی با استناد به داده‌های ماهواره‌ای

مطالعه‌ای نوین نشان می‌دهد که مشاهده‌ی مناطقی همچون حوزه‌ی آمازون از فضا، درک ما از توانایی ماهواره‌ها برای شناسایی هرچه بهتر نشانه‌های خشکی را ارتقا داده است. این تحقیق که با همکاری دانشگاه پلی‌تکنیک نظامی لهستان و دانشگاه گریفیت انجام شده، از ترکیب دو روش پیشرفته‌ی ماهواره‌ای بهره برده تا پایش خشکسالی‌های هیدرولوژیکی را بهبود بخشد.

روش‌های پیشرفته‌ی متکی بر ماهواره، نظیر سامانه‌ی موقعیت‌یابی جهانی (GPS) و «آزمایش بازیابی جاذبه و اقلیم» (GRACE)، در ردیابی دگرگونی‌های منابع آب شیرین سراسر جهان، از جمله آب‌های زیرزمینی، بسیار ارزشمند بوده‌اند. با این وجود، دکتر کریستوفر ندهده، از نویسندگان و محقق مؤسسه‌ی رودخانه‌های استرالیایی دانشگاه گریفیت، محدودیت‌های این روش‌ها را خاطرنشان کرد. او گفت: «داده‌های GRACE در مقیاس‌های وسیع و منطقه‌ای، اطلاعات قابل اتکایی ارائه می‌دهند، اما در سطوح محلی با چالش‌هایی مواجه‌ هستند. همچنین، داده‌های GPS هم می‌توانند تحت تأثیر عواملی فنی و محیطی قرار بگیرند؛ از جمله بی‌ثباتی ساختارها، انبساط حرارتی زمین و خطاهای ناشی از جزر و مد. اندازه‌گیری تغییرات حقیقی در حوزه‌ی آب‌شناختی بعضی وقت‌ها دشوار است و مشکلات دیگری هم وجود دارد.»

دکتر ندهده ادامه داد: «هر دو تکنیک، در ثبت رخدادهای هیدرولوژیکی شدید و کوتاه‌مدت مثل خشکسالی‌های ناگهانی هم با موانعی روبرو هستند و شاید وقوع و شدت این رخدادها را کمتر یا بیشتر از واقع برآورد کنند.»

برای غلبه بر این چالش‌ها، گروه تحقیق، رویکرد تازه‌ای را با ترکیب نقاط قوت داده‌های جابه‌جایی عمودی GPS و GRACE توسعه دادند تا پایش خشکسالی‌های هیدرولوژیکی را به شکلی مؤثرتر انجام دهند. این روش جدید در حوزه‌ی آمازون و «دره‌ی مرکزی کالیفرنیا» که دگرگونی‌های هیدرولوژیکی قابل توجهی در آن وجود داشت، آزمایش شد و می‌تواند بینش‌های سودمندی در مدیریت آب ارائه دهد.

دکتر ندهده گفت: «با تلفیق داده‌های GPS و GRACE، شاخص جدید خشکسالی، قابلیت ما در ردیابی رخدادهای خشکسالیِ کوتاه‌مدت را دقیق‌تر کرده و اطلاعات به‌موقع و قابل اجرایی را در اختیار تصمیم‌گیرندگان قرار می‌دهد.»

برنامه‌های سازگاری برای کاهش اثرات تغییرات اقلیمی

برنامه‌های سازگاری با تغییرات اقلیمی باید شامل مدیریت هوشمند منابع آب و همچنین ایجاد شاخص‌ها و معیارهای مناسب برای سنجش تأثیرات خشکسالی بر آب‌های شیرین باشد.

اگرچه هر یک از تکنیک‌های GPS و GRACE به‌صورت جداگانه، هماهنگی خوبی از نظر فضا و زمان با شاخص‌های سنتی خشکسالی (مثل شاخص بارش استانداردشده) نشان دادند، اما گاهی رویدادهای شدید از قلم می‌افتادند. برای رفع این مشکل، گروه تحقیق، یک شاخص جدید چند متغیره خشکسالی (شاخص شدت خشکسالی چندمتغیره) را با تجمیع داده‌های GPS و GRACE معرفی کرد. این کار با به‌کارگیری روش‌های آماری پیشرفته به نام کوپولای فرانک صورت پذیرفت تا داده‌های دو مأموریت ماهواره‌ای با هم ترکیب شوند.

این روش، به پژوهشگران این امکان را داد تا رویدادهای خشکسالی که پیش‌تر شناسایی نشده بودند و اثرات زنجیره‌ای آن‌ها بر سامانه‌های آب‌های شیرین را تشخیص دهند. به‌گفته‌ی دکتر آرتور لنچوک، استادیار و نویسنده‌ی اصلی از دانشگاه پلی‌تکنیک نظامی لهستان: «خشکسالی‌ها پیچیده‌اند و پیامدهای آن‌ها می‌تواند ویرانگر باشد، مخصوصاً در مناطقی که شرایط آب‌وهوایی بسیار متغیری دارند. پایش زمان شروع و پیشرفت خشکسالی‌ها برای مدیریت منابع آب، ضروری است.»

شاخص خشکسالی چندمتغیره، همبستگی زمانی قوی با شاخص‌های خشکسالی مبتنی بر داده‌های جریان رودخانه در محل و همچنین شاخص‌های کشاورزی متکی بر ماهواره، مثل شاخص پوشش گیاهی، نشان می‌داد که دقت آن را بیش‌تر تأیید می‌کرد و تصویری جامع‌تر از شرایط خشکسالی به دست می‌داد. این رویکردِ جدید، دیدگاهی همه‌جانبه‌تر از شرایط خشکسالی در اختیار می‌گذاشت تا به مدیریت بهتر منابع یاری رساند. این یک گام مهم در تلاش برای پایش مؤثرتر خشکسالی‌ها بود که به‌طور گسترده بر راهبردهای مدیریت آب در سطح جهان اثرگذار خواهد بود.

با تندتر شدن آهنگ تغییرات اقلیمی، مناطق مختلف جهان با خشکسالی‌های پی‌درپی و شدیدتری مواجه شدند که تأثیرات چشمگیری بر اکوسیستم‌ها، جوامع و منابع آب داشت. پایش این تغییرات در اقلیم و ذخایر آبی برای مدیریت آگاهانه‌ی آب، حیاتی است.