Om de impact van mensen op zoetwaterbronnen te onderzoeken, wetenschappers hebben nu de eerste wereldwijde boekhouding uitgevoerd van fluctuerende waterstanden in de meren en reservoirs van de aarde, inclusief die voorheen te klein waren om vanuit de ruimte te meten.

Het onderzoek, gepubliceerd op 3 maart in het tijdschrift Natuur , vertrouwden op NASA's Ice, Cloud en land Elevation Satellite 2 (ICESat-2), gelanceerd in september 2018.

ICESat-2 stuurt 10, 000 laserlicht pulseert elke seconde naar de aarde. Wanneer teruggekaatst naar de satelliet, die pulsen leveren elke 28 inch (70 centimeter) langs de baan van de satelliet zeer nauwkeurige oppervlaktehoogtemetingen. Met deze biljoenen datapunten, wetenschappers kunnen meer kenmerken van het aardoppervlak onderscheiden, zoals kleine meren en vijvers, en volg ze in de loop van de tijd.

Wetenschappers gebruikten deze hoogtemetingen om 227, 386 waterlichamen gedurende 22 maanden en ontdekte dat, van seizoen tot seizoen, het waterpeil in de meren en vijvers van de aarde fluctueert gemiddeld met ongeveer 8,6 inch (0,22 m). Tegelijkertijd, het waterpeil van door mensen beheerde reservoirs fluctueert gemiddeld met bijna het viervoudige van die hoeveelheid - ongeveer 34 inch (0,86 m).

Terwijl natuurlijke meren en vijvers in hun onderzoek meer dan 24 tegen 1 groter zijn dan door mensen beheerde reservoirs, wetenschappers berekenden dat reservoirs 57% uitmaakten van de totale wereldwijde variabiliteit van wateropslag.

"Inzicht in die variabiliteit en het vinden van patronen in waterbeheer laat echt zien hoeveel we de wereldwijde hydrologische cyclus veranderen, " zei Sarah Cooley, een hydroloog met teledetectie aan de Stanford University in Californië, die het onderzoek leidde. "De impact van de mens op de waterberging is veel groter dan we hadden verwacht."

In natuurlijke meren en vijvers, waterstanden variëren meestal met de seizoenen, vullen tijdens regenachtige periodes en leeglopen als het warm en droog is. In reservoirs, echter, managers beïnvloeden die variatie - ze slaan vaak meer water op tijdens regenseizoenen en leiden het om als het droog is, die de natuurlijke seizoensvariatie kunnen overdrijven, zei Cooley.

Cooley en haar collega's vonden ook regionale patronen - reservoirs variëren het meest in het Midden-Oosten, Zuid-Afrika, en het westen van de Verenigde Staten, terwijl de natuurlijke variatie in meren en vijvers meer uitgesproken is in tropische gebieden.

De resultaten vormen de basis voor toekomstig onderzoek naar hoe de relatie tussen menselijke activiteit en klimaat de beschikbaarheid van zoet water verandert. Omdat groeiende bevolkingen meer eisen stellen aan zoet water, en klimaatverandering verandert de manier waarop water door de hydrologische cyclus beweegt, studies als deze kunnen verhelderen hoe water wordt beheerd, zei Cooley.

"Dit soort dataset zal zo waardevol zijn om te zien hoe het menselijk beheer van water in de toekomst verandert, en welke gebieden de grootste verandering ondergaan, of bedreigingen ervaren voor hun wateropslag, " zei Cooley. "Deze studie biedt ons een echt waardevolle basis van hoe mensen de watercyclus op wereldschaal moduleren."

De methoden van de onderzoekers waren gebaseerd op een tweede satellietmissie, ook - Landsat, de decennialange missie onder gezamenlijk toezicht van NASA en de U.S. Geological Survey. Het team gebruikte Landsat-afgeleide, tweedimensionale kaarten van waterlichamen en hun afmetingen, hen te voorzien van een uitgebreide database van 's werelds meren, vijvers, en reservoirs. Vervolgens, ICESat-2 voegde de derde dimensie toe:hoogte van het waterniveau, met een onzekerheid van ongeveer 4 inch (10 cm). Wanneer die metingen worden gemiddeld over duizenden meren en reservoirs, de onzekerheid neemt nog meer af.

Hoewel de missie van ICESat-2 zich richt op het bevroren water van de cryosfeer van de aarde, het maken van dataproducten van niet-bevroren waterhoogten maakte ook deel uit van het oorspronkelijke plan, volgens Tom Neumann, ICESat-2-projectwetenschapper bij NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland. Nutsvoorzieningen, met de satelliet in een baan om de aarde, wetenschappers ontdekken meer kleinere meren en reservoirs dan eerder werd verwacht - in dit onderzoek ontdekten ze vijvers die half zo groot waren als de Lincoln Memorial Reflecting Pool.

"We zijn nu in staat om al deze meren en reservoirs te meten met dezelfde 'liniaal', ' opnieuw en opnieuw, " zei Neumann. "Het is een geweldig voorbeeld van een andere wetenschappelijke toepassing die deze hoogtemetingen mogelijk maken. Het is ongelooflijk spannend om te zien welke vragen mensen kunnen onderzoeken met deze datasets."