Уже в 2019 году количество грунтовых вод в Центральной Европе было очень низким. Кредит; Квас — ТУ Грац
Европе не хватает подземных вод – много подземных вод. Континент уже страдает от сильной засухи с 2018 года. Это подтверждают спутниковые данные, проанализированные в Институте геодезии Технического университета Граца.
Европа уже много лет страдает от сильной засухи. По всему континенту уровень грунтовых вод постоянно остается низким с 2018 года, даже если экстремальные погодные явления с наводнениями временно дают другую картину.
Начало этой напряженной ситуации задокументировано в публикации Евы Бергенс в Письма о геофизических исследованиях с 2020 года. В нем она отметила, что в летние месяцы 2018 и 2019 годов в Центральной Европе наблюдалась острая нехватка воды. С тех пор значительного повышения уровня грунтовых вод не наблюдалось; уровни оставались постоянно низкими. Об этом свидетельствует анализ данных, проведенный Торстеном Майер-Гюрром и Андреасом Квасом из Института геодезии Технологического университета Граца (TU Graz). В рамках проекта ЕС Global Gravity-based Groundwater Product (G3P) они использовали спутниковую гравиметрию для наблюдения за мировыми ресурсами подземных вод и задокументировали их изменения за последние годы.
Далеко идущие последствия
Последствия этой затяжной засухи были очевидны в Европе летом 2022 года. Высохшие русла рек, медленно исчезающие стоячие воды и многочисленные воздействия на природу и людей. Мало того, что многочисленные водные
” data-gt-translate-attributes=”[{“attribute=””>виды[{“attribute=””>species теряют свою среду обитания, а сухие почвы создают много проблем для сельского хозяйства, но в результате усугубляется нехватка энергии в Европе. Атомным электростанциям во Франции не хватало охлаждающей воды для выработки достаточного количества электроэнергии, а гидроэлектростанции также не могли выполнять свои функции без достаточного количества воды.
Спутники Grace Follow-on Том и Джерри измеряют изменения массы на Земле. Авторы и права: НАСА — Лаборатория реактивного движения — Калифорнийский технологический институт.
Измерение подземных вод из космоса
Как геодезисты из Технического университета Граца могут использовать данные из космоса, чтобы делать точные выводы о резервуарах подземных вод? В основе проекта G3P лежат спутники-близнецы Том и Джерри, которые вращаются вокруг Земли по полярной орбите на высоте чуть менее 490 километров. Важно расстояние между спутниками около 200 километров. Тот, кто сзади, не должен догонять того, кто впереди, поэтому им дали имя Том и Джерри в честь героев мультфильмов.
Расстояние между спутниками постоянно и точно измеряется. Если они летят над горой, то спутник впереди изначально быстрее, чем тот, что сзади из-за увеличенной массы под ним. Как только он минует гору, он снова немного замедляется, но задний спутник ускоряется, как только достигает горы. Как только оба находятся над горой, их относительная скорость устанавливается еще раз. Эти изменения расстояния над большими массами являются основными измерительными переменными для определения гравитационного поля Земли и определяются с микрометровой точностью. Для сравнения, толщина волоса составляет около 50 микрометров.
Ежемесячная гравитационная карта Земли
Все это происходит при скорости полета около 30 000 км/ч. Таким образом, два спутника совершают 15 оборотов вокруг Земли в день, а это означает, что они достигают полного охвата земной поверхности через один месяц. Это, в свою очередь, означает, что Технический университет Граца может ежемесячно предоставлять гравитационную карту Земли. «Обработка и вычислительные усилия здесь довольно велики. У нас есть измерение расстояния каждые пять секунд и, таким образом, около полумиллиона измерений в месяц. Затем мы определяем карты гравитационного поля», — говорит Торстен Майер-Гюрр.
Масса минус масса равно масса
Однако гравикарта еще не определяет количество грунтовых вод. Это потому, что спутники показывают все массовые изменения и не делают различий между морем, озерами или грунтовыми водами. Это требует сотрудничества со всеми другими партнерами по проекту ЕС G3P. Торстен Майер-Гюрр и его команда предоставляют общую массу, из которой затем вычитаются изменения массы в реках и озерах, также вычитаются почвенная влага, снег и лед, и, наконец, остаются только грунтовые воды.
У каждой из этих других масс есть свои эксперты, которые вносят сюда свои данные. Они расположены в Австрии (Технологический университет Граца, Венский технологический университет, Центр данных наблюдения Земли EODC), Германии (GeoForschungsZentrum GFZ в Потсдаме), Швейцарии (
” data-gt-translate-attributes=”[{“attribute=””>Бернскийуниверситет[{“attribute=””>UniversityofBernЦюрихский университет), Франции (Коллекция спутников локализации CLS, Лаборатория космических геофизических и океанографических исследований LEGOS, Magellium), Испании (FutureWater), Финляндии (Финский метеорологический институт) и Нидерландах (Международный центр оценки ресурсов подземных вод IGRAC).
В Европе проблемы с водой
Результат этого сотрудничества показывает, что ситуация с водой в Европе в настоящее время стала очень ненадежной. Торстен Майер-Гюрр не ожидал такого масштаба. «Несколько лет назад я и подумать не мог, что вода может стать проблемой здесь, в Европе, особенно в Германии или Австрии. У нас действительно возникают проблемы с водоснабжением здесь — надо думать об этом», — поясняет он. С его точки зрения, прежде всего необходимо иметь возможность документировать продолжающуюся засуху с использованием данных и иметь для этого непрерывные спутниковые миссии в космосе.
Европейское космическое агентство ESA и его коллега из США NASA продолжат эти исследования в рамках проекта MAGIC (Mass-change And Geoscience International Constellation). Технический университет Граца снова примет участие в оценке данных.
Ссылка: «Количественная оценка засух в Центральной Европе в 2018 и 2019 годах с последующими данными GRACE», авторы Ева Бергенс, Андреас Гюнтнер, Хенрик Добслав и Кристоф Дале, 8 июля 2020 г., Письма о геофизических исследованиях.
DOI: 10.1029/2020GL087285
