القمر الصناعي الأمريكي الأوروبي يجري أول مسح للمياه العذبة في العالم
الماء هو الحياة، ولكن على الرغم من أهميته، فإن البشرية لديها رؤية محدودة بشكل مدهش لأجسام المياه العذبة على الأرض، يمتلك الباحثون قياسات موثوقة لمستوى المياه لبضعة آلاف فقط من البحيرات حول العالم، وبيانات قليلة أو معدومة عن بعض أنظمة الأنهار المهمة على الكوكب.
سوف يملأ القمر الصناعي القادم للمياه السطحية والمحيطات ( SWOT ) هذه الفجوة الهائلة، من خلال المساعدة في توفير فهم أفضل لدورة مياه الأرض، سيساعد ذلك في إدارة أفضل لموارد المياه وتوسيع المعرفة حول كيفية تأثير تغير المناخ على البحيرات والأنهار والخزانات.
تعاون بين وكالة ناسا ووكالة الفضاء الفرنسية Spatial (CNES) ، مع مساهمات من وكالة الفضاء الكندية ووكالة الفضاء البريطانية، من المقرر إطلاقSWOT في نوفمبر من قاعدة Vandenberg Space Force Base في كاليفورنيا، ينهي المهندسون والفنيون العمل على القمر الصناعي في منشأة تديرها شركة Thales Alenia Space في مدينة كان بفرنسا.
يحتوي SWOT على العديد من المهام الرئيسية، بما في ذلك قياس ارتفاع المسطحات المائية على سطح الأرض فوق المحيط، سيكون القمر الصناعي قادرًا على “رؤية” ميزات مثل الدوامات التي يقل عرضها عن 60 ميلاً (100 كيلومتر) – أصغر من تلك التي يمكن أن ترصدها الأقمار الصناعية السابقة على مستوى سطح البحر. ستقيس SWOT أيضًا أكثر من 95 ٪ من بحيرات الأرض الأكبر من 15 فدانًا (6 هكتارات) والأنهار التي يزيد عرضها عن 330 قدمًا (100 متر).
قال تاملين بافلسكي، رئيس قسم علوم المياه العذبة التابع لوكالة ناسا فيSWOT ، ومقره جامعة نورث كارولينا ، تشابل هيل: “ربما تحتوي قواعد البيانات الحالية على معلومات عن بضعة آلاف من البحيرات حول العالم” ،” ستدفع هذا الرقم إلى ما بين 2 و 6 ملايين.”
إلى جانب قياس ارتفاع المياه – سواء كان ذلك في بحيرة أو نهر أو خزان – ستقيس SWOT أيضًا مداه أو مساحة سطحه. ستمكن هذه المعلومات الحاسمة العلماء من حساب كمية المياه التي تتحرك عبر أجسام المياه العذبة.
قال Lee-Lueng Fu ، عالم مشروع SWOT في مختبر الدفع النفاث التابع لناسا في جنوب كاليفورنيا: “بمجرد أن تحصل على حجم المياه ، يمكنك تقييم ميزانية المياه بشكل أفضل ، أو مقدار تدفق المياه داخل وخارج منطقة ما”. الذي يدير الجزء الأمريكي من المهمة.
هذا مهم لأن تغير المناخ يسرع دورة المياه على الأرض، تعني درجات الحرارة الأكثر دفئًا أن الغلاف الجوي يمكنه احتواء المزيد من الماء (في شكل بخار ماء) ، مما قد يتسبب ، على سبيل المثال ، في أن تكون العواصف الممطرة أقوى مما قد تشهده المنطقة عادةً، وهذا بدوره يمكن أن يلحق الخراب بالمزارع ويضر بالمحاصيل. مثل هذه التغييرات المتسارعة يمكن أن تجعل إدارة موارد المياه في المجتمع أكثر صعوبة.
قالت نادية فينوجرادوفا شيفر، عالمة برنامج SWOT في مقر ناسا في واشنطن، إن نظرة SWOT العالمية لكل المياه السطحية على الأرض ستعطينا ذلك بالضبط، “مع تكثيف دورة المياه على الأرض، يتطلب التنبؤ بالأحداث المتطرفة المستقبلية مثل الفيضانات والجفاف مراقبة كل من التغيرات في إمدادات المياه من المحيط والطلب على المياه واستخدامها على الأرض.
صورة أكبر وأفضل
ستوفر SWOT بياناتها المتغيرة للعبة باستخدام أداة جديدة تسمى Ka-band Radar Interferometer (KaRIn) ، والتي ترتد نبضات الرادار عن سطح الماء وتستقبل إشارة العودة مع هوائيين في نفس الوقت. الهوائيات متباعدة على مسافة 33 قدمًا (10 أمتار) على ذراع الرافعة، مما يتيح للباحثين جمع المعلومات على طول مساحة عرضها 75 ميلًا تقريبًا (120 كيلومترًا) من سطح الأرض – وهو مسار أوسع من مسار أسلاف القمر الصناعي.
قال بافلسكي: الهندسة المطلوبة لهذا النوع من النظام صعبة لأن مثل هذا الارتفاع الكبير للهوائي يتطلب استقرارًا لا يُصدق ولأن الباحثين يحتاجون إلى حسابات دقيقة للغاية لإنتاج قياسات محيطات الأرض وأجسام المياه العذبة، “تعود الفكرة الأساسية لـ SWOT إلى أواخر التسعينيات ، ولكن تحويل هذا المفهوم إلى واقع – كل تلك الهندسة – استغرق قدرًا هائلاً من الوقت والجهد”.
يمكن للأقمار الصناعية الموجودة بالفعل في المدار قياس ارتفاع المياه – في المحيط والبحيرات الكبيرة جدًا والأنهار الواسعة جدًا – أو مساحة سطح الجسم المائي. ولكن لحساب التغيرات في الحجم بمرور الوقت، يحتاج العلماء إلى مطابقة قياسات المدى والارتفاع التي اتخذتها الأدوات المختلفة في أيام مختلفة.
قال بافلسكي: هذا يجعل من الصعب تحديد التفاصيل الأساسية، مثل كمية المياه التي تتدفق عبر أنهار العالم ومدى اختلاف هذا الحجم، “كنت تعتقد أننا سنعرف ذلك بالفعل”. “ولكن بالنسبة للعديد من الأنهار في العالم، لا يوجد الكثير من هذه الأنواع من القياسات.”
ستلغي SWOT الحاجة إلى تجميع معلومات المدى والارتفاع معًا من أقمار صناعية مختلفة، وفي نفس الوقت سيعطي القمر الصناعي للباحثين رؤية عالمية للمياه السطحية للأرض.
قال سيلفان بيانكاماريا، عضو فريق العلوم SWOT وباحث المياه العذبة فيLaboratoire d’Études en Géophysique et OcéanographieSpatiales في تولوز، فرنسا: “سيكون تغييرًا هائلاً في معرفتنا وفهمنا للمياه العذبة”.
استخدمت بعض الدراسات، بما في ذلك دراسة نُشرت العام الماضي في مجلةNature ، قياسات مستوى المياه للنظر في كيفية تغير البحيرات والأنهار حول العالم بمرور الوقت، ومع ذلك ، فإن البيانات التي يتوقعها الباحثون منSWOT ستوفر فهمًا أفضل لمستويات المياه ومساحة السطح، وكلاهما سيتم أخذ عينات منه بشكل متكرر وعلى مساحة أكبر من الأرض. بمجرد الوصول إلى المدار، سترسل SWOT حوالي تيرابايت واحد من البيانات غير المعالجة يوميًا.
يتطلع العلماء مثل Biancamaria و Pavelsky بشكل خاص إلى الحصول على معلومات على مستوى الحوض، أو مساحة الأرض التي يتم تجفيفها بواسطة بحيرة أو نهر وروافده.
قال بيانكاماريا: “من وجهة نظر مجتمعية – سواء كنت تبحث عن مياه الشرب والملاحة والتحكم في الفيضانات – يجب إدارة المياه على نطاق الحوض”،”لذلك، هناك حاجة إلى الملاحظات التي تغطي الحوض بالكامل، وستوفرSWOT مجموعات البيانات هذه.”
