Zaawansowane rozwiązania prognostyczne zwiększają efektywność gospodarki wodnej
Zgodność z przepisami, zarządzanie ryzykiem i optymalizacja kosztów – to elementy niezbędne do utrzymania zrównoważonych usług wodnych. Działania te stale napotykają jednak wyzwania związane z pojawianiem się różnego rodzaju zagrożeń dla systemów słodkowodnych, głównie na skutek eutrofizacji, która może powodować szkodliwy zakwit planktonu. Te organizmy roślinne mogą też negatywnie wpływać na zdrowie ludzi, zwierząt i ekosystemów wodnych, zwłaszcza gdy prowadzą do wzrostu sinic, które wytwarzają związki neurotoksyczne lub hepatotoksyczne mogące przenikać do źródeł wody pitnej. Apostolos Tzimas, koordynator finansowanego przez Unię Europejską projektu PrimeWater, uważa, że w proaktywnym określaniu i łagodzeniu zagrożeń związanych z wodą może pomóc zarządzanie adaptacyjne. „Dostosowywanie się do ryzyka w zaplanowany sposób jest znacznie bardziej wydajne, niż reagowanie dopiero w momencie wystąpienia poważnej awarii systemu”, stwierdza. Zaznacza również, że większy zasób informacji sytuacyjnych, które obejmują dane zarówno przestrzenne, jak i czasowe, jest kluczem do podejmowania złożonych decyzji operacyjnych i biznesowych.
Zmiana podejścia reaktywnego na podejście proaktywne
Rolę katalizatora zmian w tym zakresie odgrywa technologia kosmiczna, która wspiera innowacje technologiczne w obszarze gospodarki wodnej. „Innowacje w dziedzinie obserwacji Ziemi mogą przełożyć się na zmiany w zarządzaniu zasobami wodnymi, a także pomóc w zapewnianiu odporności na klęski żywiołowe i monitorowaniu skuteczności już stosowanych strategii radzenia sobie z nimi”, zauważa Tzimas. Przykładem takiej innowacji są wyniki prac prowadzonych przez zespół projektu PrimeWater – najbardziej zaawansowanej inicjatywy w dziedzinie badań teledetekcyjnych, która skupia międzynarodowe grupy badawcze z Europy, Australii i Stanów Zjednoczonych. Badania prowadzone w ramach projektu PrimeWater wykraczają jednak poza teledetekcję, gdyż konsorcjum dąży do stworzenia znacznej wartości dodanej dla produktów związanych z obserwacją Ziemi. W tym celu wykorzystuje zaawansowane modelowanie środowiskowe oraz techniki asymilacji danych i uczenia maszynowego. Udoskonalone zobrazowania satelitarne, w połączeniu z innymi danymi, zostały wykorzystane do ulepszenia systemów prognozowania hydroekologicznego, generowania praktycznych prognoz i umożliwienia bardziej świadomego podejmowania decyzji.
Od zdjęć satelitarnych do wiarygodnych prognoz dotyczących wody
Naukowcy opracowali inteligentne usługi wodne, wykorzystując zaawansowane produkty uzyskane na podstawie danych z obserwacji Ziemi i innych źródeł. Zostały one oparte na analizach związków przyczynowo-skutkowych za pomocą narzędzi modelowania diagnostycznego, łączących prognozowanie z planowaniem i analizą scenariuszy, w celu wykonania obliczeń predykcyjnych i normatywnych. „Stworzyliśmy internetową platformę operacyjną o nazwie Water Quality Intelligence Suite (WQiS), aby ułatwić interoperacyjność danych z obserwacji Ziemi i modelowanych usług”, stwierdza Tzimas. „Platforma bazuje na połączeniu zdjęć satelitarnych z modelami hydroekologicznymi, dzięki czemu udostępnia wiarygodne prognozy dotyczące ilości i jakości wody w systemach słodkowodnych, co pozwala na stworzenie cyfrowego bliźniaka całego dorzecza”. Pomaga również łączyć zastrzeżone dane z satelitarnymi danymi o jakości wody w czasie zbliżonym do rzeczywistego, a także z innymi danymi teledetekcyjnymi, wypełniając w ten sposób luki czasowe i przestrzenne w informacjach dotyczących jakości wody. Narzędzie to jest szczególnie przydatne do zarządzania wzajemnie połączonymi zbiornikami, w których jakość wody jest niska. „Transfer wody z jednego zbiornika do drugiego może powodować niekorzystne skutki ekologiczne w zbiornikach znajdujących się w górnym lub dolnym biegu rzeki”, wyjaśnia Tzimas. „Platforma WQiS wykorzystuje prognozy dotyczące jakości wody wygenerowane dla wszystkich połączonych zbiorników, umożliwiając ocenę tego, jak dobrze sprawdzają się poszczególne plany transferu wody na podstawie ich ilości, harmonogramu i czasu trwania. Ma to miejsce na 10 dni przed wprowadzeniem planów w życie”. To proaktywne planowanie transferu wody między zbiornikami pomaga poprawić jakość wody w niżej położonych zbiornikach, bez obniżania jakości wody w górnym zbiorniku.
Wspieranie współpracy i przejrzystości
Zespół projektu stworzył również środowisko wirtualnego laboratorium, które umożliwia udostępnianie zestawów danych, protokołów eksperymentalnych i metod przeprowadzania doświadczeń naukowych. Promuje to współpracę badawczą oraz zwiększa przejrzystość i odtwarzalność wyników badań. „To, co czyni projekt PrimeWater wyjątkowym, to bliski kontakt ze społecznością naukową i interesariuszami z różnych środowisk”, podkreśla Tzimas. „Pozwala to na przybliżenie nowej wiedzy użytkownikom końcowym, zwiększając zasób informacji sytuacyjnych przeznaczonych dla organów regulujących gospodarkę wodną, planistów ds. sytuacji nadzwyczajnych, specjalistów z branż związanych z wodą oraz społeczności lokalnych”.
Słowa kluczowe
PrimeWater, zbiornik, teledetekcja, obserwacja Ziemi, gospodarka wodna, systemy słodkowodne, informacje sytuacyjne
