Nakon gotovo četiri godine provedene u orbiti radarski satelit NASA-e i francuske svemirske agencije CNES čini se potvrđuje tekst pjesme Patty Griffin da su „rijeke rijeke, a ne linije”. Satelit Surface Water and Ocean Topography (topografija površinskih voda i oceana, SWOT) neprekidno mjeri vodostaj i širinu svjetskih rijeka, otkrivajući kao nikad prije temeljito stvarnu složenost plavih linija koje vidimo na karti.
Među njima su i rijeke pregrađene branama, razgranate, zaleđene ili isušene, rijeke s ponašanjem koje hidrološki modeli teško mogu preslikati, kaže Colin Gleason, hidrolog sa Sveučilišta Massachusetts koji je vodio novo istraživanje, čiji su rezultati prošlog mjeseca objavljeni u časopisu Geophysical Research Letters. Stručnjaci su utvrdili da golema većina rijeka nije jednostavan, idealiziran kanal:
„Globalnom slikom rijeka dominiraju neobične rijeke na koje utječe ljudska djelatnost.”
Prije lansiranja SWOT-a krajem 2022. istraživači nisu imali mogućnost redovitog promatranja rijeka planeta. Vodomjeri mjere dubinu u stvarnom vremenu na određenim mjestima, ali su rijetko postavljeni, osobito u manje razvijenim zemljama. Sateliti su mogli promatrati širinu ili vodostaj rijeke, ali ne obje stvari istodobno. Da bi popunili praznine, istraživači se oslanjaju na modele, koji se sve više temelje na umjetnim inteligencijama istreniranim na tim sporadičnim podacima. Da bi predvidjeli hoće li se rijeka isušiti tijekom vrućeg ljeta ili će doći do poplave nakon jakih kiša, modeli prave mnoštvo pretpostavki o obliku korita i o tome koliko vode do njega dolazi.
Novi instrument, novi modeli
SWOT će revolucionirati te modele. Satelit koji košta 1,2 milijarde dolara iznova posjećuje većinu točaka na Zemlji u razmacima od 11 dana i može smisleno promatrati rijeke i jezera širine do 30 metara. S trbuha satelita emitira radarske impulse, a reflektirane signale hvataju dvije antene udaljene 10 metara jedna od druge, pa svaku vodenu površinu promatra pod malo različitim kutovima. Usporedbom povratnih radarskih signala SWOT može odrediti visinu vodene površine, a istodobno mapira i njezinu rasprostranjenost.
Njegova preciznost i razlučivost premašuju očekivanja, kaže Tamlin Pavelsky, hidrolog sa Sveučilišta Sjeverne Karoline i supredvoditelj SWOT-ova znanstvenog tima za slatku vodu: „SWOT nas je potpuno oduševio. Da su nam prije lansiranja rekli da će biti ovako dobar, mislio bih da netko laže.”
U novoj studiji Gleason i kolege izvješćuju o istraživanju oko 68 tisuća rijeka, uspoređujući SWOT-ove podatke s postojećim hidrološkim modelima. Istraživači su utvrdili da modeli imaju poteškoća s preslikavanjem ponašanja mnogih rijeka, osobito u Kini, na Arktiku i u sušnim regijama. U nekim su slučajevima modeli predviđali porast vodostaja, dok je SWOT zapravo uočio pad. Kako kaže Gleason:
„To nam daje i svojevrstan atlas o tome gdje naše temeljno znanje o rijekama može biti manjkavo.”
Prema Gleasonovim riječima istraživanje nije prvenstveno usmjereno na potkopavanje sadašnjih hidroloških modela, nego na to da pokaže kako bi ih SWOT mogao poboljšati. U istraživanju su sudjelovale sve važnije skupine za modeliranje, a mnoge od njih i sada rade na tome da SWOT-ova mjerenja ugrade u svoj rad. „SWOT služi kao katalizator za obnovu globalne hidrologije iz temelja. Nadam se da ćemo stići do toga”, kaže Gleason.
Kad voda gospodari
Jedno od ranih područja primjene SWOT-a mogao bi biti razvoj globalnih modela poplava, na koje se oslanjaju osiguravajuća društva i političari pri prognoziranju opasnosti. Pri izradi tih globalnih modela „moramo praviti mnoge grube procjene o visini vodene površine”, kaže Jeffrey Neal, hidrolog sa Sveučilišta u Bristolu.
U časopisu Water Resources Research u srpnju je objavljena studija u kojoj su Neal i koautori izvijestili da model poplava izrađen na temelju SWOT-ovih podataka može biti jednako precizan kao onaj koji se temelji na mapiranju riječnih korita sonarom – a ti su podaci rijetki jer ih je teško i skupo prikupiti. Fathom, dio osiguravateljskog diva Swiss Re, već sada koristi SWOT-ove podatke u svom globalnom modelu poplava. Neal ih pak primjenjuje za prognoziranje rizika od poplava u Južnoj Africi, gdje je klimatska promjena iz temelja promijenila narav oborina.
SWOT otkriva i procese koje su istraživači ranije mogli promatrati samo mjernim instrumentima izravno na rijekama. Dobar su primjer toga poplavni valovi: to su trajna povišenja vodostaja koja se šire nizvodno rijekama i uzrokuju iznenadne poplave. Prošle je godine Hana Thurman, poslijediplomska studentica sa Sveučilišta Virginia Tech, s kolegama pokazala da SWOT može zabilježiti i njih, iako zbog resursa potrebnih za obradu još ne može davati upozorenja u stvarnom vremenu.
„Sve bolje razumijemo kako funkcioniraju riječni poplavni valovi”
– kaže Thurman. Stručnjakinja u nastavku želi istražiti zašto su neke rijeke sklone opasnim poplavnim valovima, a druge nisu. Ta je tema nakon prošlogodišnjih teksaških i ovogodišnjih nepalskih poplavnih katastrofa postala još relevantnija.
Rijeke koje teku natrag
Satelit uočava i valove koje plima oceana potiskuje uzvodno, dakle suprotno od smjera toka. U časopisu Nature nedavno je objavljena studija u kojoj su Michael Hart-Davis, oceanograf s Tehničkog sveučilišta u Münchenu, i kolege pomoću SWOT-a ispitali više od 51 tisuće riječnih rukavaca. Pritom su identificirali više od 165 tisuća kilometara riječnih dionica u koje prodire plima i izlaže lokalne ekosustave slanoj vodi.
U Južnoj Africi i drugdje, na nekoliko rijeka koje su dosad vrlo slabo promatrane, plima prodire iznenađujuće duboko, kaže Hart-Davis. Čak i kod Amazone, gdje je učinak plime dobro poznat, bilo je izvanredno iskustvo vidjeti puni opseg pojave, dodaje stručnjak: „Nevjerojatno je koliko daleko dopiru plimni oceani.”
Ista mjerenja nude novu perspektivu i na jezera i močvarna staništa, kaže Pavelsky. Jida Wang, limnolog sa Sveučilišta Illinois, pomoću SWOT-a proveo je sveobuhvatno istraživanje više od 5 milijuna jezera. Prema njegovoj analizi koja čeka objavu, količina vode koju pohranjuju jezera može se razlikovati i do 70 posto od ranije pretpostavljene. Umjetni vodospremnici, gdje se voda pohranjuje i iz kojih se ispušta, odgovorni su za polovicu varijance, unatoč tome što čine samo 5 posto ukupnog broja jezera. „Ljudska intervencija doista teži dominaciji nad prirodom”, kaže istraživač.
To vrijedi i za rijeke, dodaje Arnaud Cerbelaud, hidrolog za daljinska istraživanja iz CNES-a. U istraživanju promjena vodostaja svjetskih rijeka, koje je dijelom i sam vodio, njegovi su kolege utvrdili da neke rijeke, na primjer Nil, pokazuju znatno niži vodostaj od onoga koji predviđaju modeli – možda zbog navodnjavanja ili goleme nove brane koja se gradi u Etiopiji. Kako kaže stručnjak:
„Promijenili smo protok rijeka u svakom dijelu planeta.”
