مدیریت بحران آب با کمک ماهواره‌ها و فناوری فضایی

فناوری فضایی و خصوصا سنجش از دور به عنوان ابزاری انقلابی، با فراهم آوردن داده‌های قابل اطمینان و به‌روز، امکان مدیریت بهتر منابع آبی و مقابله با بحران آب را فراهم کرده است. استفاده از تصاویر ماهواره‌ای، با ویژگی‌هایی نظیر پوشش وسیع، تکرارپذیری بالا و تنوع اطلاعات، نقش مهمی در دستیابی به داده‌های مدیریتی مکانی ایفا می‌کند که در مقایسه با روش‌های معمول، مقرون به صرفه و سریع است.

این فناوری به تصمیم‌گیرندگان کمک می‌کند تا با تجزیه و تحلیل اطلاعات، اقدامات لازم را در مقیاس‌های زمانی و مکانی مختلف (روزانه، هفتگی، ماهانه و غیره) انجام دهند.

کاربرد ماهواره در مدیریت منابع آب

فناوری سنجش از دور کاربردهای متنوع و حیاتی در مدیریت منابع آب دارد. از جمله این کاربردها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

پایش مساحت آب‌های سطحی

طبق گزارش‌ کارشناسی «کاربرد فناوری فضایی در مدیریت منابع آب» مرکز پژوهش‌های مجلس شورای اسلامی، آب‌های سطحی بخش مهمی از چرخه هیدرولوژیکی را تشکیل می‌دهند و پایش مداوم سطح و تغییرات آنها برای مدیریت این منابع ضروری است. استفاده از روش‌های معمول برای این منظور زمان‌بر و پرهزینه است، در حالی که تصاویر ماهواره‌ای اطلاعات ارزشمندی را در اختیار مدیران قرار می‌دهند.

به عنوان مثال، پایش تغییرات سطح آب دریاچه ارومیه در بازه زمانی ۲۲ ساله با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای انجام شده است. همچنین، تصاویر ماهواره‌ای کاهش شدید سطح ذخایر آب سدهای امیرکبیر (کرج) و لار را که منابع حیاتی آب شرب تهران هستند، نشان داده است. سد امیرکبیر تنها شش درصد از حجم قابل استفاده خود را دارد، در حالی که سد لار به کمتر از ۱۰ درصد ظرفیت خود رسیده است.

بررسی تغییرات آب‌های زیرزمینی

برداشت بی‌رویه از آب‌های زیرزمینی به دلیل محدودیت منابع آب سطحی و مدیریت نادرست، خسارات جبران‌ناپذیری به همراه داشته است. سنجش از دور، مانند استفاده از تصاویر ماهواره‌ای گریس (GRACE)، امکان بررسی تغییرات منابع آب زیرزمینی را در بازه‌های زمانی طولانی‌مدت فراهم می‌کند. این پایش به برنامه‌ریزی فوری برای جلوگیری از عواقب ناخواسته مانند اعمال فشار بر بخش تولید، تهدید امنیت غذایی، افزایش مهاجرت و فرونشست زمین کمک می‌کند.

آلمان و آمریکا برای استفاده از فناوری ماهواره‌ای در همین راستا در سال ۲۰۰۲ طرح گریس را آغاز کرده‌اند که در قالب آن دو ماهواره در مدار زمین و در نزدیکی دو قطب آن قرار گرفتند تا از وضعیت میدان جاذبه زمین نقشه‌برداری کنند.

بررسی کیفیت منابع آبی

کیفیت منابع آبی اهمیت بالایی در زندگی بشر دارد و پایش مستمر آن ضروری است. فناوری فضایی امکان پایش مستمر پارامترهای موثر بر کیفیت آب از جمله شفافیت، کلروفیل، رسوبات معلق، دما و مواد آلی محلول رنگی را با هزینه کم و در مقیاس‌های مکانی مختلف فراهم آورده است. این شامل پایش کشند سرخ (شکوفایی جلبکی)، که بر سلامت انسان، حیات آبزیان و تاسیسات آبی تاثیر مخرب دارد، می‌شود.

شاخص کلروفیل-a یکی از مهم‌ترین شاخص‌ها برای شناسایی این پدیده است. علاوه بر آن، غلظت رسوبات معلق که بر عملکرد سازه‌ها و تجهیزات هیدرولیکی تاثیر می‌گذارد و غلظت ماده آلی محلول رنگی (CDOM) که نور موجود در لایه‌های آب را کاهش داده و بر حیات آبزیان تاثیرگذار است، نیز با تصاویر ماهواره‌ای قابل پایش هستند. محاسبه و پایش دمای سطح آب نیز که در جریانات جوی و دریایی و حیات آبزیان نقش کلیدی دارد، با فناوری فضایی به صورت روزانه امکان‌پذیر شده است.

مدیریت کشاورزی دقیق و بهینه‌سازی مصرف آب

بیشترین مصرف آب در ایران در بخش کشاورزی صورت می‌گیرد و راندمان آبیاری معمول بسیار پایین است. سنجش از دور (کشاورزی دقیق) نیاز آبی بخش‌های مختلف زمین را می‌سنجد و امکان آبیاری متناسب با نیاز هر بخش را فراهم می‌کند. این امر از هدررفت آب جلوگیری کرده و به افزایش تولید کمک می‌کند. همچنین، می‌توان به بررسی تناسب اراضی برای کشت محصولات مختلف با در نظر گرفتن ویژگی‌های فیزیوگرافی، رطوبت خاک، بارش و تبخیر و تعرق پرداخت.

مدیریت سیل و مخاطرات طبیعی

سنجش از دور در مدیریت سیل و مشخص کردن مناطق با ریسک بالای وقوع سیل کاربرد دارد. همچنین با استفاده از آن می‌توان مسیرهای انتقال آب و ویژگی‌های فیزیوگرافی منطقه را بررسی کرد تا به مکان‌یابی احداث آب‌بند و کنترل سیل و ذخیره آب حاصل از آن کمک شود.

پروژه‌های مدیریت منابع آب

پروژه‌های مدیریت منابع آب در جهان با بهره‌گیری از فناوری ماهواره‌ای بر پایش دقیق منابع آبی، پیش‌بینی خشکسالی و سیلاب، و بهینه‌سازی مصرف آب تمرکز دارند. این پروژه‌ها با استفاده از داده‌های سنجش از دور و هوش مصنوعی، امکان مدیریت یکپارچه و به موقع منابع آب را فراهم کرده و به مقابله با بحران‌های آب ناشی از تغییرات اقلیمی و افزایش جمعیت کمک می‌کنند.

نمونه‌های برجسته شامل پروژه‌های بین‌المللی مانند سوات (SWOT) و تریشنا (TRISHNA) برای پایش آب‌های سطحی، پروژه‌های امدادی با تصاویر ماهواره‌ای برای مدیریت بحران در مناطق جنگ‌زده و همکاری نهادهای جهانی برای افزایش مقاومت اکوسیستم‌های آبی است. این پروژه‌ها نقش کلیدی در تضمین دسترسی به آب سالم و پایدار در آینده دارند. در ادامه بیشتر درباره این پروژه‌ها می‌خوانیم.

بهبود مدیریت کیفیت آب در استرالیا با استفاده از داده‌های ماهواره‌ای

استرالیا برنامه‌ای را برای بهبود مدیریت کیفیت آب این کشور راه‌اندازی کرده که از داده‌های ماهواره‌‌ای برای این منظور بهره می‌برد. طی این برنامه استرالیا از طریق پروژه آکواواچ (AquaWatch) سامانه‌های گرد‌آوری اطلاعات موجود در این حوزه را تکمیل نموده و همچنین یک سامانه نظارت ملی جامع با استفاده از شبکه گسترده‌ای از حسگرهای زمینی مستقر در رودخانه‌ها و آبراه‌های استرالیا ایجاد کرده است. هدف پروژه آکواواچ توسعه ظرفیت و کاربرد جهانی داده‌ها، محصولات و اطلاعات مربوط به کیفیت آب حاصل از مشاهدات ماهواره‌ای برای پشتیبانی از مدیریت منابع آب و تصمیم‌گیری‌ها در این حوزه است.

پیش از آغاز به کار این پروژه، داده‌های جمع‌آوری‌شده در حوزه مذکور توسط ماهواره‌های سنجشی موجود فقط ۶۰ تا ۷۰ درصد از آب‌های اصلی استرالیا را پوشش می‌داد. به‌علاوه، کیفیت برخی از آبراه‌های داخلی با آزمایش مستقیم کنترل می‌شد، اما داده‌های حاصل از آن به‌طور معمول با داده‌های ماهواره‌ای ترکیب نمی‌شدند؛ امری که با کمک چنین برنامه‌ای امکان‌پذیر شد. استرالیا این اقدام را از طریق کنسرسیومی دولتی موسوم به اسمارت‌ست (SmartSat CRC) و سازمان پژوهش‌های علمی و صنعتی مشترک‌المنافع (CSIRO) خود انجام می‌دهد.

گفتنی است رویدادهای طبیعی مانند گیاهان جلبکی سمی، آلودگی‌ آب‌های آشامیدنی و رواناب‌های اضافی حاصل از آبیاری تاثیر بسزایی در سلامت آب‌های داخلی و ساحلی استرالیا دارند؛ از‌این‌رو داشتن اطلاعات کافی و به‌موقع در موارد یادشده برای این کشور حائز اهمیت است.