Μια πρόσφατη μελέτη που βασίστηκε σε δορυφόρο αποκάλυψε ανησυχητικές μειώσεις στην αποθήκευση υπόγειων υδάτων σε όλη την Υψηλή Ορεινή Ασία (HMA), ευρέως γνωστή ως «Ασιατικός Πύργος Νερού». Αυτή η κρίσιμη πηγή νερού, η οποία στηρίζει την άρδευση των γεωργικών πόρων, την παροχή αστικού νερού και την οικολογική ασφάλεια για εκατοντάδες εκατομμύρια ανθρώπους σε περισσότερες από δώδεκα χώρες κατάντη, εξαντλείται με έναν εκπληκτικό ρυθμό περίπου 24,2 δισεκατομμυρίων τόνων ετησίως.
Το μοντέλο τεχνητής νοημοσύνης αποκαλύπτει την απώλεια νερού
Με επικεφαλής τον καθηγητή Wang Shudong του Ινστιτούτου Έρευνας Αεροδιαστημικών Πληροφοριών της Κινεζικής Ακαδημίας Επιστημών (AIRCAS), η μελέτη αντιμετωπίζει τις προκλήσεις της σπανιότητας δεδομένων και του σύνθετου εδάφους στην περιοχή. Τα ευρήματά της δημοσιεύθηκαν πρόσφατα στο Environmental Research Letters.
Η ερευνητική ομάδα ανέπτυξε ένα μοντέλο αξιολόγησης με τεχνητή νοημοσύνη (AI) ενσωματώνοντας δορυφορικές παρατηρήσεις πολλαπλών πηγών, μοντελοποίηση του συστήματος της Γης και εξηγήσιμη Τεχνητή Νοημοσύνη. Αυτό τους επέτρεψε να ανακατασκευάσουν δύο δεκαετίες αλλαγών στην αποθήκευση υπόγειων υδάτων (GWS), να εντοπίσουν τους κυρίαρχους παράγοντες που την οδήγησαν και να διεξάγουν αναλύσεις σεναρίων κινδύνου με προσανατολισμό στο μέλλον.
Tι δείχνει η μελέτη
Η μελέτη διαπιστώνει ότι περίπου τα δύο τρίτα των HMA παρουσίασαν μειώσεις στην αποθήκευση υπόγειων υδάτων μεταξύ 2003 και 2020. Οι πιο σημαντικές μειώσεις καταγράφηκαν σε πυκνοκατοικημένες, κατάντη λεκάνες με έντονη άρδευση, συμπεριλαμβανομένων των λεκανών Γάγγη-Βραχμαπούτρα, Ινδού και Άμου Ντάρια. Αντίθετα, ορισμένες περιοχές της ενδοχώρας με μεγάλο υψόμετρο είδαν τοπικές ανακτήσεις στην αποθήκευση υπόγειων υδάτων.
Κλιματικοί παράγοντες ευθύνονται σχεδόν για το ήμισυ της παρατηρούμενης μεταβλητότητας στα GWS, με την κρυόσφαιρα να παίζει εξέχοντα ρόλο. Ωστόσο, οι ανθρώπινες αντλήσεις νερού, ιδιαίτερα στις κατάντη ζώνες άρδευσης, έχουν γίνει ένας ολοένα και πιο σημαντικός παράγοντας για την εξάντληση των υπόγειων υδάτων - μια τάση που επιταχύνθηκε μετά το 2010.
Επιπλέον, οι προβλέψεις δείχνουν ότι αυτή η πτωτική τάση θα συνεχιστεί υπό τις τρέχουσες πρακτικές χρήσης νερού. Ενώ το λιώσιμο των παγετώνων μπορεί προσωρινά να επιβραδύνει τις απώλειες υπόγειων υδάτων σε ορισμένες περιοχές γύρω στη δεκαετία του 2060, αυτό το "φαινόμενο buffer" δεν είναι βιώσιμο και είναι πιθανό να ακολουθηθεί από μια ταχύτερη μείωση. Εάν τα υπάρχοντα πρότυπα χρήσης νερού παραμείνουν αμετάβλητα, αναμένεται ταχύτερος ρυθμός εξάντλησης, θέτοντας τις κατάντη γεωργικές ζώνες σε ακόμη μεγαλύτερο κίνδυνο.
Νέο πλαίσιο και προσέγγιση επικύρωσης
Η μελέτη υιοθέτησε ένα πλαίσιο αξιολόγησης με γνώμονα τη γνώση και τα δεδομένα, το οποίο αξιοποιεί δορυφορικά δεδομένα πολλαπλών αισθητήρων για την ανάκτηση αλλαγών στο GWS τα τελευταία 20 χρόνια. Το πλαίσιο χρησιμοποιεί μια ελαφριά αρχιτεκτονική Transformer για την καταγραφή της υδρολογικής μνήμης και των επιπτώσεων υστέρησης σε ορεινές λεκάνες απορροής. Εφαρμόστηκαν επίσης εξηγήσιμες τεχνικές μηχανικής μάθησης για την παροχή μηχανιστικά συνεπούς απόδοσης των ανιχνευμένων αλλαγών στο GWS. Όλα τα αποτελέσματα επικυρώθηκαν διασταυρούμενα με χιλιάδες μετρήσεις γεωτρήσεων υπόγειων υδάτων και ανεξάρτητα σύνολα δεδομένων, ενισχύοντας περαιτέρω την αξιοπιστία των συμπερασμάτων της μελέτης.
Αυτό το νέο πλαίσιο ενσωματώνει την τηλεπισκόπηση με φυσική υδρολογική γνώση και ερμηνευσιμότητα με τεχνητή νοημοσύνη, ξεπερνώντας αποτελεσματικά τις προκλήσεις που θέτουν το πολύπλοκο έδαφος της περιοχής και τα ελλιπή δεδομένα ανθρώπινης χρήσης νερού.
