För att undersöka människors inverkan på sötvattenresurser, Forskare har nu gjort den första globala redovisningen av fluktuerande vattennivåer i jordens sjöar och reservoarer – inklusive de som tidigare var för små för att mäta från rymden.

Forskningen, publicerad 3 mars i tidskriften Natur , förlitade sig på NASAs Ice, Moln- och landhöjdsatellit 2 (ICESat-2), lanserades i september 2018.

ICESat-2 skickar 10, 000 laserljus pulserar varje sekund ner till jorden. När det reflekteras tillbaka till satelliten, dessa pulser levererar ythöjdsmätningar med hög precision var 28:e tum (70 centimeter) längs satellitens omloppsbana. Med dessa biljoner datapunkter, forskare kan urskilja fler egenskaper på jordens yta, som små sjöar och dammar, och spåra dem över tid.

Forskare använde dessa höjdmätningar för att studera 227, 386 vattenförekomster under 22 månader och upptäckte att, från säsong till säsong, vattennivån i jordens sjöar och dammar fluktuerar i genomsnitt med cirka 8,6 tum (0,22 m). På samma gång, vattennivån i människostyrda reservoarer fluktuerar i genomsnitt med nästan fyrdubblad mängd - cirka 34 tum (0,86 m).

Medan naturliga sjöar och dammar är fler än mänskligt förvaltade reservoarer med mer än 24 till 1 i sin studie, forskare beräknade att reservoarer utgjorde 57% av den totala globala variationen av vattenlagring.

"Att förstå att variation och att hitta mönster i vattenförvaltning visar verkligen hur mycket vi förändrar den globala hydrologiska cykeln, sa Sarah Cooley, en fjärranalyshydrolog vid Stanford University i Kalifornien, som ledde forskningen. "Människans inverkan på vattenlagring är mycket högre än vi förväntade oss."

I naturliga sjöar och dammar, vattennivåer varierar vanligtvis med årstiderna, fyller på under regniga perioder och dränerar när det är varmt och torrt. I reservoarer, dock, chefer påverkar den variationen – de lagrar ofta mer vatten under regnperioder och avleder det när det är torrt, vilket kan överdriva den naturliga säsongsvariationen, sa Cooley.

Cooley och hennes kollegor hittade också regionala mönster - reservoarerna varierar mest i Mellanöstern, södra Afrika, och västra USA, medan den naturliga variationen i sjöar och dammar är mer uttalad i tropiska områden.

Resultaten bäddar för framtida undersökningar av hur sambandet mellan mänsklig aktivitet och klimat förändrar tillgången på sötvatten. Allt eftersom växande befolkningar ställer större krav på sötvatten, och klimatförändringar förändrar hur vattnet rör sig genom det hydrologiska kretsloppet, studier som denna kan belysa hur vatten hanteras, sa Cooley.

"Den här typen av datauppsättning kommer att vara så värdefull för att se hur mänsklig hantering av vatten förändras i framtiden, och vilka områden som upplever den största förändringen, eller upplever hot mot sin vattenlagring, " sade Cooley. "Denna studie ger oss en riktigt värdefull baslinje för hur människor modulerar vattnets kretslopp på global skala."

Forskarnas metoder förlitade sig på ett andra satellituppdrag, likaså — Landsat, det decennier långa uppdraget som gemensamt övervakas av NASA och U.S. Geological Survey. Teamet använde Landsat-härledda, tvådimensionella kartor över vattenförekomster och deras storlekar, förse dem med en omfattande databas över världens sjöar, dammar, och reservoarer. Sedan, ICESat-2 lade till den tredje dimensionen – höjden på vattennivån, med en osäkerhet på ungefär 4 tum (10 cm). När dessa mätningar beräknas i medeltal över tusentals sjöar och reservoarer, osäkerheten minskar ännu mer.

Även om ICESat-2:s uppdrag fokuserar på det frusna vattnet i jordens kryosfär, att skapa dataprodukter av icke frusna vattenhöjder var också en del av den ursprungliga planen, enligt Tom Neumann, ICESat-2-projektforskare vid NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. Nu, med satelliten i omloppsbana, forskare upptäcker fler mindre sjöar och reservoarer än vad som tidigare förutsetts - i denna studie upptäckte de dammar som var hälften så stora som Lincoln Memorial Reflecting Pool.

"Vi kan nu mäta alla dessa sjöar och reservoarer med samma "linjal", ' om och om igen, ", sade Neumann. "Det är ett bra exempel på en annan vetenskaplig tillämpning som dessa höjdmätningar möjliggör. Det är otroligt spännande att se vilka frågor människor kan undersöka med dessa datamängder."