Để điều tra tác động của con người đối với nguồn nước ngọt, các nhà khoa học hiện đã tiến hành tính toán toàn cầu đầu tiên về sự dao động của mực nước trong các hồ và hồ chứa trên Trái đất – bao gồm cả những hồ chứa trước đây quá nhỏ để đo từ không gian.
Các nghiên cứu , được công bố ngày 03 tháng 3 trên tạp chí Nature, dựa vào băng của NASA, Cloud và đất độ cao vệ tinh 2 (ICESat-2), ra mắt vào tháng 9 năm 2018. ICESat-2 gửi 10.000 xung ánh sáng laser mỗi giây xuống Trái đất. Khi được phản xạ trở lại vệ tinh, các xung đó cung cấp các phép đo chiều cao bề mặt có độ chính xác cao sau mỗi 28 inch (70 cm) dọc theo quỹ đạo của vệ tinh. Với hàng nghìn tỷ điểm dữ liệu này, các nhà khoa học có thể phân biệt nhiều đặc điểm khác của bề mặt Trái đất, như các hồ và ao nhỏ, và theo dõi chúng theo thời gian.
Các nhà khoa học đã sử dụng các phép đo chiều cao này để nghiên cứu 227.386 vùng nước trong 22 tháng và phát hiện ra rằng, từ mùa này sang mùa khác, mực nước trong các hồ và ao trên Trái đất dao động trung bình khoảng 8,6 inch (22 cm). Đồng thời, mực nước của các hồ chứa do con người quản lý dao động trung bình gần gấp bốn lần mức đó – khoảng 34 inch (86 cm).
Trong khi các hồ và ao tự nhiên nhiều hơn các hồ do con người quản lý hơn 24 lần, các nhà khoa học tính toán rằng các hồ chứa chiếm 57% tổng lượng nước dự trữ thay đổi trên toàn cầu.
Để điều tra tác động của con người đối với nguồn nước ngọt, các nhà khoa học hiện đã tiến hành tính toán toàn cầu đầu tiên về sự dao động của mực nước trong các hồ và hồ chứa trên Trái đất – bao gồm cả những hồ chứa trước đây quá nhỏ để đo từ không gian.
Sarah Cooley, nhà thủy văn học viễn thám tại Đại học Stanford ở California, người đứng đầu cuộc nghiên cứu, cho biết: “Hiểu được sự thay đổi đó và tìm ra các mô hình quản lý nước thực sự cho thấy chúng ta đang thay đổi chu kỳ thủy văn toàn cầu đến mức nào. “Tác động của con người đối với việc trữ nước cao hơn nhiều so với dự đoán của chúng tôi”.
Trong các hồ và ao tự nhiên, mực nước thường thay đổi theo mùa, dâng lên trong thời kỳ mùa mưa và hạ xuống mùa nóng và khô. Tuy nhiên, trong các hồ chứa, các nhà quản lý ảnh hưởng đến sự thay đổi đó – thường tích trữ nhiều nước hơn trong mùa mưa và xả nước vào mùa khô, điều này có thể làm tăng sự biến đổi tự nhiên theo mùa, Cooley nói. Cooley và các đồng nghiệp của cô cũng tìm thấy các mô hình khu vực – các hồ chứa thay đổi nhiều nhất ở Trung Đông, miền nam châu Phi và miền tây Hoa Kỳ, trong khi sự biến đổi tự nhiên trong các hồ và ao rõ ràng hơn ở các khu vực nhiệt đới. Kết quả tạo tiền đề cho các cuộc điều tra trong tương lai về mối quan hệ giữa hoạt động của con người và khí hậu làm thay đổi sự sẵn có của nước ngọt như thế nào. Khi dân số ngày càng tăng đặt ra nhiều nhu cầu hơn về nước ngọt và biến đổi khí hậu làm thay đổi hướng dòng chảy của nước trong chu trình thủy văn, những nghiên cứu như thế này có thể làm sáng tỏ cách quản lý nước. Cooley nói: “Loại tập dữ liệu này sẽ rất có giá trị để xem cách quản lý nước của con người đang thay đổi như thế nào trong tương lai và những khu vực nào đang trải qua sự thay đổi lớn nhất hoặc đang gặp phải các mối đe dọa đối với việc lưu trữ nước của họ”. “Nghiên cứu này cung cấp cho chúng tôi một cơ sở thực sự có giá trị về cách con người đang điều chỉnh chu trình nước ở quy mô toàn cầu.”
Các phương pháp của các nhà nghiên cứu cũng dựa trên sứ mệnh vệ tinh thứ hai – Landsat, sứ mệnh kéo dài hàng thập kỷ do NASA và Cơ quan Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ cùng giám sát. Nhóm nghiên cứu đã sử dụng bản đồ hai chiều, có nguồn gốc từ Landsat về các vùng nước và kích thước của chúng, cung cấp cho họ cơ sở dữ liệu toàn diện về các hồ, ao và hồ chứa trên thế giới. Sau đó, ICESat-2 đã thêm kích thước thứ ba – chiều cao của mực nước, với độ không đảm bảo đo khoảng 4 inch (10 cm). Khi các phép đo đó được tính trung bình trên hàng nghìn hồ và hồ chứa, độ không đảm bảo đo còn giảm xuống nhiều hơn.
Theo Tom Neumann, nhà khoa học dự án ICESat-2 tại Trung tâm Chuyến bay Vũ trụ Goddard của NASA ở Greenbelt, mặc dù nhiệm vụ của ICESat-2 tập trung vào vùng nước đóng băng của tầng đông lạnh Trái đất, tạo ra các sản phẩm dữ liệu về độ cao nước không bị đóng băng, Maryland. Giờ đây, với vệ tinh trên quỹ đạo, các nhà khoa học đang phát hiện nhiều hồ và hồ chứa nhỏ hơn so với dự đoán trước đây – trong nghiên cứu này, họ đã phát hiện các ao có kích thước bằng một nửa của Bể phản chiếu Đài tưởng niệm Lincoln. Neumann nói: “Giờ đây, chúng tôi có thể đo lường tất cả các hồ và hồ chứa này với cùng một ‘thước kẻ’, lặp đi lặp lại. “Đó là một ví dụ tuyệt vời về một ứng dụng khoa học khác mà các phép đo chiều cao này cho phép. Thật thú vị khi thấy những câu hỏi mà mọi người có thể điều tra với những bộ dữ liệu này. ”
