Množství vody na Zemi je konečné. Aby pomohl udržet život, tak tento cenný zdroj koluje mezi zemským povrchem a atmosférou už přes čtyři miliardy let. Cestou průběžně mění svůj stav mezi kapalným, pevným a plynným. Ačkoliv celkové množství vody v cyklu zůstává konstantní, způsob jejího rozložení mezi jednotlivé zásobárny se průběžně mění. Klimatická krize přitom povede k extrémnějším suchům a záplavám, takže dostupnost čisté vody bude představovat čím dál větší problém. Jak si můžeme být jisti, že využíváme naše vodní zdroje udržitelným způsobem?
Protože koloběh vody je uzavřený systém, je možné spočítat, kolik vody přijde a odejde z různých forem v průběhu času. Naneštěstí, vědci nemohou s jistotou prohlásit, kde všechna ta voda je, jaký je „vodní rozpočet“. Studie pod vedením vědcům z iniciativy CCI (Climate Change Initiative) ESA nyní publikovaná v časopise Bulletin of the American Meteorological Society vysvětluje, proč.
„Učinili jsme mnoho kroků vpřed, zvláště v kosmických pozorováních koloběhu vody. Program Copernicus se ukazuje jako zásadní pro dlouhodobá a konzistentní družicová měření,“ uvádí hlavní autor studie Wouter Dorigo z Vídeňské technické univerzity.
Autoři odkazují na iniciativu CCI, protože podporuje vývoj globálních a dlouhodobých datových sad, které pokrývají mnoho důležitých okamžiků koloběhu vody, včetně ledovců, ledového pokryvu, výšky hladiny moří, vlhkosti v půdě, jezer, sněhu, vodních par a permafrostu.
I když tato data pomohla zlepšit naši představu o koloběhu vody, stále jsou složky a směry vodního cyklu, které družice nemohou monitorovat.
Wouter Dorigo to komentuje: „Například nemáme přesná data o tocích v rámci podzemní vody a přirozeného doplňování plus úbytku. To komplikuje předvídání jejího budoucího udržitelného využití.“
Podzemní voda je bezkonkurenčně největší zemský zásobník tekuté sladké vody, ale po dekádách jejího využívání dochází na mnoha místech světa k vyčerpání vodonosných vrstev.
Historicky je podzemní voda měřena vrty nebo studnami, ale tato pozorovací místa jsou nepříliš četná a data nenabízí dlouhodobou kontinuitu. Gravitační data z družic jako je GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment) od NASA nebo GRACE Follow-On mohou být využita ke sledování dynamiky podzemní vody. Jenže to je komplikované, protože je z dat nejprve potřeba odstranit gravitační signály dalších vodních rezervoárů jako jsou jezera, sníh, led nebo vlhkost v půdě. Až poté je možné kvantifikovat množství podzemní vody.
„V současnosti toliko samotné družice nemohou odpovědět na všechny otázky týkající se koloběhu vody. Koordinovaná měření hladiny podzemní vody z pozemních senzorů je to, co potřebujeme nejnaléhavěji. Stejně tak potřebujeme data o využívání vody lidmi a o úbytku vody v řekách,“ pokračuje Wouter Dorigo.
Autoři také žádají zlepšení toho, kterak se globální kosmické záznamy, jako třeba ty generované iniciativou CCI (Climate Change Initiative), integrují do modelů, z nichž jsou derivované části koloběhu vody, které není možné pozorovat. Poukazují na metody strojového učení, což pomáhá snižovat míru nejistoty a zkreslení například při doplňování a vypouštění spodní vody, vlivem vlhkosti nacházející se hluboko v půdě nebo při zavlažování.
Vedoucí klimatické kanceláře ESA Susanne Mecklenburgová uvádí: „Doporučení ve zprávě jsou užitečná a potvrzují, že nový klimatický program ESA jde správným směrem, když podporuje poznání toho, kterak základní klimatické proměnné pracují společně. Jen tak je možné pochopit klimatický systém Země.“
V budoucnu bude lepší chápání podzemních vod vycházet z nových gravitačních misí, které jsou připravované v rámci programu ESA FutureEO. ESA a NASA v současnosti pracují na realizaci mise NGGM (Next Generation Gravity Mission) alias Magic. Ambiciózní nová mise bude měřit „výšku“ vody v různých místech – včetně podzemí – aby vrhla více světla na distribuci vody a její toky.
Další informace jsou k dispozici na portálu Evropské kosmické agentury (ESA).
