برآورد وضع آبهای زیرزمینی ایران با دادههای ماهوارهای و هوش مصنوعی امکانپذیر است
پایش خشکسالی از قلب زمین
خشکسالی معمولا در ذهن مردم با کمبود بارش یا خشک شدن رودخانهها شناخته میشود اما خشکسالی تنها یک پدیده سطحی نیست. یکی از خطرناکترین انواع آن، خشکسالی زیرزمینی است. در این نوع خشکسالی ابتدا بارش کاهش پیدا میکند، سپس تغذیه آبخوان کم میشود، بعد سطح آب زیرزمینی پایین میرود و در نهایت امکان برداشت آب کاهش مییابد. این فرآیند معمولا آهسته و پنهان است، اما اثرات آن میتواند شدید و غیرقابل بازگشت باشد. بر اساس این پژوهش ایران به دلیل قرار گرفتن در کمربند خشک و نیمه خشک جهان، بارندگی کم و پراکندگی نامناسب بارش، بیش از بسیاری از کشورها در معرض این نوع خشکسالی قرار دارد.
نویسندگان این پژوهش توضیح میدهند که روش رایج پایش آب زیرزمینی، استفاده از چاههای پیزومتری و اندازهگیری مستقیم سطح آب است. اما این روش مشکلات زیادی دارد. آنها عنوان میکنند که این چاهها هزینهبر هستند، پوشش مکانی محدودی دارند، دادهها معمولا ناقص یا ناپیوسته هستند، بسیاری از مناطق اصلا تحت پایش قرار ندارند و به همین دلیل تصویر دقیقی از وضع کشورمان به دست نمیدهند.
به واسطه ضعف این چاهها در اندازهگیری و پایش آب زیرزمینی، این پژوهشگران گزینه دیگری را مطرح میکنند که همان دادههای ماهوارهای هستند. در این پژوهش با اشاره به ماموریت ماهواره GRACE و نسخه جدید آن GRACE-FO، به قابلیت آنها برای اندازهگیری تغییرات میزان گرانشی زمین، امکان برآورد تغییر ذخیره کل آب (شامل آبهای سطحی و زیرزمینی) در مقیاس بزرگ اشاره شده است.
به گفته این پژوهشگران این ماهوارهها میتوانند تشخیص دهند در منطقه مورد نظر وزن زمین چقدر تغییر کرده و از این طریق تشخیص دهند که آب زیاد یا کم شده است. با این حال بر اساس این پژوهش دادههای این ماهواره محدود است، دقت مکانی پایینی دارد و بیشتر برای مقیاسهای بزرگ مناسب است نه حوضههای آبخیز یا آبخوانهای محلی. در عین حال با توجه به اینکه بین پایان ماموریت ماهواره GRACE و نسخه جدید آن GRACE-FO یک وقفه زمانی وجود دارد، همین موضوع باعث شکاف در دادهها شده است.
با وجود چنین چالشهایی هدف این پژوهش این است که نشان دهد چگونه میتوان با کمک سایر ابزارها، دادههای ماهوارهای را به مقیاس کوچک تبدیل، شکافهای زمانی را پر و از آنها برای تحلیل خشکسالی آب زیرزمینی استفاده کرد. یافتههای آنها نشان میدهد ترکیب دادههای ماهوارهای و روشهای هوش مصنوعی میتواند تصویر دقیق، منسجم و کاربردی از وضع خشکسالی آبهای زیرزمینی ایران ارائه دهد، تصویری که با روشهای سنتی به سادگی قابل دستیابی نیست.
تشدید خشکسالی در ایران
یکی از مهمترین نتایج پژوهش این است که دادههای ماهوارهای با وجود دقت مکانی نسبتا پایین، توانایی بالایی در شناسایی روند کلی کاهش یا افزایش ذخایر آب زیرزمینی در مقیاس حوضههای بزرگ دارند و میتوانند تغییر منابع آب زیرزمینی را به خوبی نشان دهند. مقاله نشان میدهد در همه حوضههای اصلی ایران، بهویژه در فلات مرکزی، جنوب غرب و شرق کشور، روند تغییرات آب زیرزمینی منفی و بیانگر تداوم و تشدید خشکسالی آب زیرزمینی در سالهای گذشته است. بر اساس یافتههای این پژوهش خشکسالی آب زیرزمینی معمولا دیرتر از خشکسالی بارشی آغاز میشود و دیرتر هم پایان مییابد.
این یافتهها اهمیت زیادی دارند زیرا نشان میدهند حتی اگر بارشها به شرایط نرمال بازگردند، منابع آب زیرزمینی ممکن است همچنان زیر فشار باقی بمانند و احیای آنها زمانبر باشد. این پژوهش همچنین نشان میدهد که به طور متوسط هر سال حدود ۲۹ سانتیمتر از ذخایر آب زیرزمینی ایران کاهش یافته و حوضه دریای خزر بیشترین کاهش را داشته است. همچنین شاخص خشکسالی آب زیرزمینی با شاخص بارش استاندارد مقایسه و مشخص شده است که خشکسالیهای هواشناسی با ۸ماه تاخیر باعث کاهش آب زیرزمینی میشوند.
بر اساس دادههای این پژوهش گرچه اتکا به دادههای ماهوارهای به تنهایی کافی نیست اما ترکیب آنها با هوش مصنوعی و الگوسازی آماری میتواند شکافهای اطلاعاتی را پر کند و مبنای علمیقویتری برای سیاستگذاری و مدیریت منابع آب فراهم کند. این نتایج از منظر برنامهریزی بلندمدت، امنیت غذایی، توسعه پایدار و کاهش ریسکهای اقتصادی و اجتماعی ناشی از بحران آب اهمیت زیادی دارند.
