Спутниковые данные NASA и тренинги помогли Уругваю создать инструмент для реагирования на засуху, который Национальное водное управление страны теперь использует для мониторинга водохранилищ и принятия решений в чрезвычайных ситуациях. Аналогичный подход может быть применён в Соединённых Штатах и других странах мира.
Ситуация в Уругвае
С 2018 по 2023 год Уругвай пережил самую сильную засуху почти за столетие. Особенно сильно пострадала столица страны — Монтевидео, где проживает почти 2 миллиона человек. К середине 2023 года уровень воды в Пасо-Северино, крупнейшем водохранилище и основном источнике воды для Монтевидео, упал до 1,7% от его ёмкости.
Когда уровень воды снизился, правительство объявило чрезвычайное положение. Власти начали искать альтернативные источники воды и задались вопросом: есть ли вода в других водохранилищах вверх по течению, которые в основном используются для животноводства и орошения, и которые могли бы помочь?
Разработка инструмента для мониторинга
Именно тогда инженер-эколог Тиаго Похрен и его коллеги из Национального водного управления (DINAGUA — Министерство окружающей среды) обратились к данным и тренингам NASA для создания онлайн-инструмента, который мог бы помочь ответить на этот вопрос и улучшить мониторинг водохранилищ страны.
«Спутниковые данные могут помочь в планировании орошения на Великих равнинах и управлении качеством воды в Чесапикском заливе», — сказала Эрин Уркхарт, руководитель программы по водным ресурсам в штаб-квартире NASA в Вашингтоне. «NASA предоставляет надёжные данные, необходимые для реагирования на водные кризисы в любой точке мира».
Команда DINAGUA узнала о ресурсах NASA во время семинара 2022 года в Буэнос-Айресе, организованного Межведомственной группой по науке и приложениям (ISAT). Под руководством NASA, Инженерного корпуса армии США и Государственного департамента США семинар был посвящён разработке инструментов для управления водными ресурсами в бассейне реки Ла-Плата, охватывающем несколько стран Южной Америки, включая Уругвай.
На семинаре исследователи из NASA познакомили участников с методами измерения водных ресурсов из космоса. Программа NASA по прикладным дистанционным исследованиям (ARSET) также предоставила основы принципов дистанционного зондирования.
«NASA не просто предоставляет данные, — сказал Джон Болтен, ведущий учёный NASA по ISAT и начальник лаборатории гидрологических наук в Центре космических полётов имени Годдарда NASA в Гринбелте, штат Мэриленд. — Мы сотрудничаем с нашими партнёрами и местными экспертами, чтобы преобразовать данные в полезную, пригодную для использования и актуальную информацию. Именно такая координация делает программы NASA по водным ресурсам столь эффективными на местах, дома и во всём мире».
Инструмент для мониторинга водохранилищ
Команда DINAGUA предоставила Похрену идеи и рекомендации для создания инструмента, который использует спутниковые снимки Landsat и Sentinel для обнаружения изменений в водохранилищах Уругвая. Landsat, совместная миссия NASA и Геологической службы США, предоставляет спутниковые снимки за десятилетия, чтобы отслеживать изменения на суше и на воде. Миссии Sentinel, часть программы наблюдения Земли Copernicus, управляемой Европейской комиссией и осуществляемой ЕКА (Европейским космическим агентством), предоставляют дополнительные видимые, инфракрасные и микроволновые снимки для оценки поверхностных вод.
Похрен с детства был знаком с проблемами, связанными с водой, поскольку наводнения неоднократно затапливали дома его родственников в его родном городе Черногории, Бразилия. Это стало для него дополнительной мотивацией, когда он изучал учебные пособия ARSET и учился писать компьютерный код. В результате был создан инструмент мониторинга, способный оценивать площадь поверхности водохранилищ Уругвая с течением времени.
Инструмент использует несколько методов для определения площади поверхности водохранилищ. Эти методы включают три оптических индикатора, полученных со спутников Landsat 8 и Sentinel-2.
В 2023 году команда DINAGUA использовала инструмент Похрена для изучения водохранилищ, расположенных выше по течению от места забора питьевой воды в Монтевидео. Но данные показали неутешительную картину.
«Вода в других водохранилищах была, но её было очень мало по сравнению со спросом на воду в столичном регионе Монтевидео», — сказал Похрен. Симуляции показали, что даже если бы вся вода была выпущена, большая её часть не достигла бы водозабора в Монтевидео или водохранилища Пасо-Северино.
Несмотря на эти новости, анализ предотвратил действия, которые могли бы привести к напрасной трате важных ресурсов для поддержания продуктивной деятельности в верхнем бассейне, сказал Похрен. Затем, в августе 2023 года, дожди начали заполнять водохранилища Уругвая, что позволило стране объявить об окончании водного кризиса.
Хотя непосредственный водный кризис прошёл, инструмент, созданный Похреном, будет полезен в будущем в Уругвае и во всём мире. Во время семинара ISAT в 2024 году он поделился своим инструментом с международными менеджерами по водным ресурсам, надеясь, что это поможет им в их усилиях по реагированию на засуху. А официальные лица DINAGUA по-прежнему используют его для идентификации и мониторинга плотин, ирригационных водохранилищ и других водных объектов в Уругвае.
Похрен продолжает использовать тренинги и данные NASA для совершенствования управления водохранилищами. В настоящее время он изучает тренинг ARSET о том, как миссия по топографии поверхности воды и океана (SWOT) позволит ещё больше усовершенствовать систему, позволив DINAGUA напрямую измерять высоту воды в водохранилищах. Он также следит за новой совместной миссией NASA с ISRO (Индийской организацией космических исследований) под названием NISAR, которая была запущена 30 июля. Спутник NISAR будет предоставлять радиолокационные данные, которые обнаруживают изменения в площади водного покрова независимо от облачности или времени суток.
«Если засуха случится снова, — сказал Похрен, — с инструментами, которые у нас есть сейчас, мы будем гораздо лучше подготовлены к тому, чтобы понять, каковы условия в бассейне, и затем делать прогнозы».