En studie ledd av NASA-forskare ger nya uppskattningar av hur mycket vatten som rinner genom jordens floder, hastigheten med vilken det rinner ut i havet och hur mycket båda dessa siffror har fluktuerat över tiden - avgörande information för att förstå planetens vattencykel och hantera dess sötvattenförsörjning.
Resultaten lyfter också fram regioner som är utarmade på grund av tungvattenanvändning, inklusive Colorado River Basin i USA, Amazonas Bassängen i Sydamerika och Orange River Basin i södra Afrika.
För studien, som nyligen publicerades i Nature Geoscience , använde forskare vid NASA:s Jet Propulsion Laboratory i södra Kalifornien en ny metodik som kombinerar strömmätningar med datormodeller av cirka 3 miljoner flodsegment runt om i världen.
Forskarna uppskattar att den totala vattenvolymen i jordens floder i genomsnitt från 1980 till 2009 var 539 kubikmil (2 246 kubikkilometer). Det motsvarar hälften av Lake Michigans vatten och cirka 0,006 % av allt färskvatten, vilket i sig är 2,5 % av den globala volymen. Trots sin ringa andel av allt vatten på planeten har floder varit avgörande för människor sedan de tidigaste civilisationerna.
Även om forskare har gjort många uppskattningar under årens lopp av hur mycket vatten som rinner från floder ut i havet, har uppskattningar av vattenvolymen tillsammans – så kallade lagring – varit få och mer osäkra, säger JPL:s Cédric David, en medförfattare. av studien.
Han liknade situationen vid utgifter från ett checkkonto utan att veta balansen. "Vi vet inte hur mycket vatten som finns på kontot, och befolkningstillväxt och klimatförändringar komplicerar saken ytterligare," sa David.
"Det finns många saker vi kan göra för att hantera hur vi använder det och se till att det finns tillräckligt med vatten för alla, men den första frågan är:Hur mycket vatten finns det? Det är grundläggande för allt annat."
Uppskattningar i tidningen skulle så småningom kunna jämföras med data från den internationella satelliten Surface Water and Ocean Topography (SWOT) för att förbättra mätningarna av mänsklig påverkan på jordens vattenkretslopp. SWOT, som lanserades i december 2022, kartlägger vattenhöjden runt om i världen, och förändringar i flodens höjd erbjuder ett sätt att kvantifiera lagring och utsläpp.
Studien identifierade Amazonasbassängen som den region med mest flodlagring, som rymmer cirka 204 kubikmil (850 kubikkilometer) vatten - ungefär 38% av den globala uppskattningen. Samma bassäng släpper också ut mest vatten till havet:1 629 kubikmil (6 789 kubikkilometer) per år. Det är 18 % av de globala utsläppen till havet, som i genomsnitt var 8 975 kubikmil (37 411 kubikkilometer) per år från 1980 till 2009.
Även om det inte är möjligt för en flod att ha negativa utsläpp - studiens tillvägagångssätt tillåter inte uppströms flöde - för redovisningens skull är det möjligt att mindre vatten kommer ut ur vissa flodsegment än vad som gick in. Det är vad forskarna finns för delar av flodbassängerna Colorado, Amazon och Orange, samt Murray-Darling-bassängen i sydöstra Australien. Dessa negativa flöden indikerar mestadels intensiv mänsklig vattenanvändning.
"Det här är platser där vi ser fingeravtryck av vattenhantering", säger huvudförfattaren Elyssa Collins, som genomförde analysen som JPL-praktikant och doktorand vid North Carolina State University i Raleigh.
Under decennier var de flesta uppskattningar av jordens totala flodvatten förfining av en siffra från 1974 från FN, och ingen studie har illustrerat hur mängden har varierat med tiden. Bättre uppskattningar har varit svåra att få fram, sa David, på grund av bristande observationer av världens floder, särskilt de som är långt från mänskliga populationer.
En annan fråga har varit att det finns många fler bäckmätare som övervakar nivåerna och flödet i stora floder än vad det är för små. Det finns också stor osäkerhet i uppskattningar av landavrinning – regnvatten och snösmältning som rinner ut i floder.
Den nya studien utgick från antagandet att avrinning som rinner in i och genom ett flodsystem ungefär borde vara lika med den mängd som mätare mäter nedströms. Där forskarna fann inkonsekvenser mellan simulerad avrinning från tre landytemodeller och mätare från cirka 1 000 platser, använde de mätarna för att korrigera de simulerade avrinningssiffrorna.
Sedan modellerade de avrinningen genom floder på en högupplöst global karta utvecklad med hjälp av landhöjdsdata och bilder från rymden, inklusive från NASA:s Shuttle Radar Topography Mission. Detta tillvägagångssätt gav utsläppshastigheter, som användes för att uppskatta genomsnittlig och månatlig lagring för enskilda floder och planetens floder totalt.
Att använda en konsekvent metod möjliggör jämförelser i flöde och mänsklig nedgång mellan olika regioner.
"På så sätt kan vi se var i världen den största mängden flodvatten lagras, eller var den största mängden vatten töms ut i haven från floder", säger Collins, nu postdoktor vid University of North Carolina i Chapel Hill.
Mer information: Elyssa L. Collins et al, Globala mönster i flodvattenlagring beroende på uppehållstid, Nature Geoscience (2024). DOI:10.1038/s41561-024-01421-5
Journalinformation: Naturgeovetenskap
Tillhandahålls av NASA
