فهم دورة المياه على الكوكب وإدارتها.. وكالة ناسا تطور طريقة جديدة لتقدير كمية المياه عبر الأنهار في العالم

تقدم دراسة أجراها باحثون في وكالة ناسا تقديرات جديدة لكمية المياه التي تتدفق عبر أنهار الأرض، ومعدلات تدفقها إلى المحيط، ومدى تقلب هذين الرقمين بمرور الوقت – وهي معلومات مهمة لفهم دورة المياه على الكوكب وإدارتها، إمداداتها من المياه العذبة.

وتسلط النتائج الضوء أيضًا على المناطق المستنفدة بسبب الاستخدام الكثيف للمياه، بما في ذلك حوض نهر كولورادو في الولايات المتحدة، وحوض الأمازون في أمريكا الجنوبية، وحوض نهر أورانج في جنوب إفريقيا.

بالنسبة للدراسة، التي نُشرت مؤخرًا في مجلة Nature Geoscience ، استخدم الباحثون في مختبر الدفع النفاث التابع لناسا في جنوب كاليفورنيا منهجية جديدة تجمع بين قياسات قياس التدفق ونماذج الكمبيوتر لحوالي 3 ملايين جزء من الأنهار حول العالم.

صغر حجم الأنهار في مجموع مياه الكوكب

ويقدر العلماء أن إجمالي حجم المياه في أنهار الأرض في المتوسط من عام 1980 إلى عام 2009 كان 539 ميلا مكعبا (2246 كيلومترا مكعبا)، وهذا يعادل نصف مياه بحيرة ميشيجان وحوالي 0.006% من إجمالي المياه العذبة، والتي تمثل في حد ذاتها 2.5% من الحجم العالمي، على الرغم من صغر حجم الأنهار في مجموع مياه الكوكب، إلا أنها كانت حيوية للبشر منذ أقدم الحضارات.

على الرغم من أن الباحثين قد أجروا العديد من التقديرات على مر السنين حول كمية المياه المتدفقة من الأنهار إلى المحيط، إلا أن تقديرات حجم المياه التي تحتفظ بها الأنهار بشكل جماعي – والمعروفة باسم التخزين – كانت قليلة وغير مؤكدة، كما قال سيدريك ديفيد من مختبر الدفع النفاث، وهو مؤلف مشارك الدراسة.

ما هي كمية المياه الموجودة؟

وشبه الوضع بالإنفاق من حساب جاري دون معرفة الرصيد، وقال ديفيد : “لا نعرف كمية المياه الموجودة في الحساب، كما أن النمو السكاني وتغير المناخ يزيدان الأمور تعقيدا”، مضيفا “هناك أشياء كثيرة يمكننا القيام بها لإدارة كيفية استخدامنا لها والتأكد من وجود ما يكفي من المياه للجميع، ولكن السؤال الأول هو: ما هي كمية المياه الموجودة؟ وهذا أمر أساسي لكل شيء آخر.”

يمكن في نهاية المطاف مقارنة التقديرات الواردة في الورقة مع البيانات الواردة من القمر الصناعي الدولي للمياه السطحية وتضاريس المحيطات (SWOT) لتحسين قياسات التأثيرات البشرية على دورة المياه على الأرض.

تم إطلاق SWOT في ديسمبر 2022، وهو يقوم برسم خرائط لارتفاع المياه في جميع أنحاء العالم، وتوفر التغيرات في ارتفاع النهر طريقة لقياس التخزين والتفريغ.

“بصمات” استخدام المياه

وحددت الدراسة حوض الأمازون باعتباره المنطقة التي تحتوي على أكبر مخزون من الأنهار، حيث تحتوي على حوالي 204 ميلا مكعبا (850 كيلومترا مكعبا) من المياه – أي ما يقرب من 38٪ من التقدير العالمي.

يقوم نفس الحوض أيضًا بتصريف معظم المياه إلى المحيط: 1629 ميلًا مكعبًا (6789 كيلومترًا مكعبًا) سنويًا.

ويمثل ذلك 18% من التصريف العالمي إلى المحيطات، والذي بلغ متوسطه 8975 ميلًا مكعبًا (37411 كيلومترًا مكعبًا) سنويًا من عام 1980 إلى عام 2009.

على الرغم من أنه من غير الممكن أن يكون للنهر تصريف سلبي – منهج الدراسة لا يسمح بالتدفق في اتجاه المنبع – من أجل المحاسبة، فمن الممكن أن تخرج كمية من المياه من بعض أجزاء النهر أقل مما دخلت إليه.

هذا ما توصل إليه الباحثون تم العثور عليها في أجزاء من أحواض أنهار كولورادو والأمازون وأورانج، بالإضافة إلى حوض موراي دارلينج في جنوب شرق أستراليا. تشير هذه التدفقات السلبية في الغالب إلى الاستخدام البشري المكثف للمياه.

وقالت المؤلفة الرئيسية إليسا كولينز، التي أجرت التحليل كمتدربة في مختبر الدفع النفاث وطالبة دكتوراه في جامعة ولاية كارولينا الشمالية في رالي: “هذه هي المواقع التي نرى فيها بصمات إدارة المياه”.

طريقة جديدة لقياس الأنهار

لعقود من الزمن، كانت معظم تقديرات إجمالي مياه الأنهار على الأرض عبارة عن تحسينات لأرقام الأمم المتحدة لعام 1974، ولم توضح أي دراسة كيف تغيرت الكمية مع مرور الوقت.

وقال ديفيد إنه كان من الصعب الحصول على تقديرات أفضل، بسبب نقص عمليات مراقبة أنهار العالم، وخاصة تلك البعيدة عن التجمعات البشرية.

هناك مشكلة أخرى وهي أن هناك عددًا أكبر من مقاييس التدفق التي تراقب مستويات وتدفق الأنهار الكبيرة مقارنة بالأنهار الصغيرة. هناك أيضًا عدم يقين واسع النطاق في تقديرات الجريان السطحي للأراضي، أي مياه الأمطار والثلوج الذائبة التي تتدفق إلى الأنهار.

بدأت الدراسة الجديدة من فرضية مفادها أن الجريان السطحي المتدفق إلى نظام النهر وعبره يجب أن يساوي تقريبًا الكمية التي تقيسها المقاييس في اتجاه مجرى النهر.

تصحيح أرقام الجريان السطحي المحاكاة

حيث وجد الباحثون تناقضات بين محاكاة الجريان السطحي من ثلاثة نماذج لسطح الأرض وقياسات المقياس المأخوذة من حوالي 1000 موقع، فقد استخدموا قياسات المقياس لتصحيح أرقام الجريان السطحي المحاكاة.

ثم قاموا بنمذجة الجريان السطحي عبر الأنهار على خريطة عالمية عالية الدقة تم تطويرها باستخدام بيانات ارتفاع الأرض والصور من الفضاء، بما في ذلك من مهمة طبوغرافيا الرادار المكوكية التابعة لناسا، أدى هذا النهج إلى معدلات التصريف، والتي تم استخدامها لتقدير التخزين المتوسط والشهري للأنهار الفردية وأنهار الكوكب بشكل عام.

استخدام منهجية متسقة يتيح إجراء مقارنات في التدفق والانسحاب البشري بين المناطق المختلفة.

وقال كولينز، وهو الآن باحث ما بعد الدكتوراه في جامعة نورث كارولينا في تشابل: “بهذه الطريقة يمكننا أن نرى أين يتم تخزين أكبر كمية من مياه الأنهار في العالم، أو أين يتم إفراغ أكبر كمية من المياه في المحيطات من الأنهار”.

تابعنا على تطبيق نبض