Wetenschap
Op weg naar continue monitoring van reservoirs vanuit de ruimte
De meeste satellieten worden tijdens missies van vijf tot tien jaar in een baan om de aarde gebracht om veel taken uit te voeren. Een van de vele functies van de satellieten met een Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) is het monitoren van waterreservoirs over de hele wereld. Een aanzienlijk deel van het zoete water in de wereld bevindt zich in deze reservoirs.
Teledetectie is belangrijk bij de mondiale watermonitoring, omdat niet alle landen regelmatig hun waterstanden registreren of ervoor kiezen die gegevens te delen als ze dat wel doen. Nauwkeurige watermonitoringgegevens helpen niet alleen het waterbeheer, maar ook de beleidsbeslissingen.
Satellieten met MODIS hebben deze functie de afgelopen 24 jaar vervuld. De in 2011 gelanceerde satellieten met de Visible Infrared Imaging Radiometer Suite (VIIRS) beschikken over een nieuwere versie van de technologie.
Omdat elke sensor enigszins verschillende technologieën bevat, is de gegevenscontinuïteit van MODIS tot VIIRS van cruciaal belang, niet alleen om nieuwe gegevens te verifiëren, maar ook om historische gegevens te behouden.
Ph.D. student Deep Shah, onderzoekswetenschapper Dr. Shuai Zhang en hun faculteitsadviseur Dr. Huilin Gao, professor aan de afdeling Civiele Techniek en Milieutechniek van Texas A&M University, werkten samen met NASA aan onderzoek gericht op de ontwikkeling van een Global Water Reservoir (GWR)-product met behulp van waarnemingen van VIIRS, waarmee het de opvolger wordt van de oudere Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS). Het primaire doel was om de datacontinuïteit tussen MODIS en VIIRS te garanderen. Hun werk is onlangs gepubliceerd in het subtijdschrift Nature, Scientific Data .
"We willen deze overlappende periode gebruiken om vast te stellen of we VIIRS kunnen gebruiken nadat MODIS buiten gebruik is gesteld", zei Shah. "Van 2000 tot 2012 hebben we MODIS-waarnemingen gebruikt, en van 2012 tot 2021 hebben we VIIRS-waarnemingen gebruikt. Vervolgens hebben we gegevens van beide sensoren samengevoegd en vergeleken met MODIS-waarnemingen van 2000-2021 om te zien of de trends constant bleven."
Voorheen maten satellieten meren en reservoirs alleen op basis van hun grootte en watervolume. Deze studie introduceert de praktijk van het meten van waterverlies door verdamping, waardoor een completer beeld ontstaat van de dynamiek die verband houdt met watervoorraden.
Gao's onderzoeksteam heeft vele jaren gewijd aan het bestuderen van reservoirs, waarbij ze hun onderzoeksreikwijdte methodisch hebben vergroot door meer reservoirs en meer variabelen toe te voegen als aanvulling op hun eerdere onderzoeken. Het recente werk presenteert een open toegankelijke, operationele dataset met details over gebied, hoogte, opslag, verdampingssnelheid en verdampingsvolume voor 164 grote reservoirs wereldwijd, waaronder 151 door de mens veroorzaakte reservoirs en 13 gereguleerde natuurlijke meren. Hun onderzoek levert waardevolle data op voor milieuonderzoek en waterbeheer.
"Deze productontwikkelingen waren oorspronkelijk gebaseerd op een artikel dat ik meer dan tien jaar geleden schreef", zei Gao. "Tien jaar geleden waren er bijvoorbeeld 34 reservoirs, maar we bleven de aantallen, variabelen en nauwkeurigheid in dit product vergroten."
Zhang, die Deep Shah hielp bij het ontwikkelen van de dataset, zei:"Er zijn wereldwijd ongeveer 7000+ reservoirs, inclusief kleine tot grote reservoirs. De 151 door de mens gemaakte reservoirs waarvoor we gegevens hebben verzameld, vertegenwoordigen ongeveer 45-46 procent van de mondiale capaciteit." P>
Shah zei dat dit het eerste doel was voor zijn Ph.D. proefschrift. Zijn volgende stappen omvatten het ontwikkelen van een droogtemonitoringsysteem met behulp van deze gegevens en het bestuderen van de manier waarop menselijke activiteiten droogtes in reservoirs beïnvloeden.