دانشمندان ناسا برای درک چگونگی تغییر چرخه آب جهانی، 17 سال از مشاهدات ثقل سیاره ما را مطالعه کرده اند. میزان انتشار گیاهان و سطح زمین از رطوبت در هوا بین سالهای 2003 و 2019 در مقیاس جهانی افزایش یافته است. این فرآیندها در مجموع به عنوان تبخیر و تعرق شناخته می شوند و یک مطالعه جدید ناسا با استفاده از مشاهدات ماهواره های ثقل میزان آن را محاسبه کرده است.

با اندازه گیری تغییر جرم آب بین اقیانوس ها و قاره ها، محققان تشخیص دادند که میزان افزایش تبخیر و تعرق تا دو برابر بیشتر از برآوردهای قبلی است. این مهم است زیرا تبخیر و تعرق نشان دهنده یک شاخه مهم از چرخه آب جهانی است - چرخه ای که شرایط زندگی در خشکی را ایجاد می کند.

در حالی که مشخص شده است که آب و هوای گرم کننده باید سرعت تبخیر و تعرق را افزایش دهد، اما اندازه گیری های دقیق جهانی تاکنون دست نیافتنی بوده است.

مادلین پاسکولینی-کمبل، محقق فوق دکترا در آزمایشگاه پیشرانه جت ناسا در جنوب کالیفرنیا، گفت: "مطالعه ما نشان داد که تبخیر و تعرق از سال 2003 حدود 10٪ افزایش یافته است، که بیش از حد تخمین زده شده است و بیشتر به دلیل گرم شدن درجه حرارت است." مطالعه را رهبری کرد. "ما امیدواریم که این اطلاعات در مورد چرخه آب به اطلاع رسانی بهتر و اعتبارسنجی مدل های آب و هوایی کمک کند."

اما سرعت تبخیر و تعرق چه تاثیری بر چرخه آب جهانی دارد؟ همانطور که رطوبت اقیانوس ها از طریق جو می چرخد ​​، بخشی از آنها به عنوان بارش در قاره ها سقوط می کند. مقداری از این آبها به صورت رواناب به رودخانه ها می ریزند و برخی نیز به خاک می ریزند. آب باقیمانده از زمین تبخیر می شود و از گیاهان دوباره به هوا منتقل می شود.

دریافت که تبخیر و تعرق با سرعت بیشتری نسبت به آنچه که قبلاً شناخته شده بود در حال افزایش است، برای درک چگونگی تاثیر تغییرات آب و هوا می تواند در زمین تاثیر بگذارد. با گرم شدن جهان، تبخیر و تعرق سرعت می گیرد و سرعت خشک شدن زمین و پوشش گیاهی را تسریع می کند. الگوهای آب و هوایی نیز می توانند تحت تأثیر قرار گیرند: افزایش تبخیر از زمین می تواند خشکسالی را در برخی مناطق ایجاد کند. این علامت یک جهان در حال گرم شدن است که با افزایش تنش در منابع آب سطحی و زیرزمینی می تواند عواقب عمده ای برای اکوسیستم ها و جوامع بشری داشته باشد.

پاسکولینی-کمپبل گفت: "تصاویر ذوب شدن یخچال های طبیعی و کوچک شدن صفحات یخ یک روش محسوس برای درک تأثیرات گرم شدن کره زمین است." "اما تغییرات مهمی در سایر اجزای اصلی چرخه آب سیاره ما نیز اتفاق می افتد که چندان قابل مشاهده نیستند، مانند زمانی که آب از زمین تبخیر می شود قبل از اینکه بتواند به عنوان رواناب به رودخانه ها وارد شود."

جاذبه آب

محققان برای به دست آوردن برآورد جهانی از نحوه تغییر تبخیر و تعرق، راهی جدید برای استفاده از داده های جمع آوری شده توسط جفت ماهواره های بازیابی جاذبه و آزمایش آب و هوا (GRACE) که از 2002 تا 2017 کار کردند و جفت جانشین، GRACE Follow-On، پیدا کردند. ماموریت GRACE توسط ناسا و مرکز هوافضای آلمان (DLR) راه اندازی شد و GRACE-FO همکاری بین ناسا و مرکز تحقیقات علوم زمین آلمان (GFZ) است.

از آنجا که آب دارای جرم است و بنابراین به سیگنال گرانش زمین کمک می کند، این فضاپیما کاملاً به حرکت آب در سراسر جهان حساس است، از ردیابی تغییرات صفحات یخ گرفته تا آب ذخیره شده در خشکی گرفته تا تغییرات جرم اقیانوس ها. محققان با مشاهده فرصتی، مجموعه داده 17 ساله GRACE و GRACE-FO را مورد بررسی قرار دادند تا ببینند آیا امکان تحریک سیگنال گرانشی مرتبط با حرکت آب توسط تبخیر و تعرق وجود دارد یا خیر.

JT Reager، دانشمند JPL و محقق در این تحقیق، گفت: "با سابقه ترکیبی GRACE و GRACE-FO، اکنون یک رکورد مشاهدات به اندازه کافی طولانی داریم که می توانیم این علائم حیاتی تغییر جهانی را کنترل کنیم." "وقتی سیگنال جاذبه کاهش می یابد، این بدان معنی است که زمین آب خود را از دست می دهد. بخشی از این تلفات از طریق رودخانه هایی است که به اقیانوس ها سرازیر می شوند، اما بقیه آن به دلیل تبخیر و تعرق در جو بالا می رود. "

محققان با کم کردن تمام توده های آب خروجی از ورودی های روی زمین و سپس محاسبه جرم باقیمانده آب، میزان تبخیر و تعرق را تخمین زدند. آنها این کار را با کم کردن برآورد مستقل از تخلیه رودخانه جهانی (به عبارت دیگر، میزان جریان آب از رودخانه ها به اقیانوس) و داده های ماهواره GRACE و GRACE-FO (که تغییرات محلی در توده آب موجود در زمین و زمین را نشان می دهد) انجام دادند. از اندازه گیری های بارش جهانی برای یافتن توده آب از دست رفته در جو.

با توجه به چالش های مشاهده ای و اندازه گیری، تخمین های جهانی تبخیر و تعرق معمولاً با استفاده از مدل ها یا با اندازه گیری از مکان های جداگانه و سپس مقیاس گذاری آن اندازه گیری ها تقریبی می شوند. اما این روش ها می توانند مستعد خطا باشند. با این حال، با اندازه گیری تغییرات جرم جهانی با استفاده از مشاهدات ماهواره گرانشی، محققان توانستند تخمین دقیق تری از میزان تبخیر و تعرق جهانی بدست آورند.

با استفاده از این روش، آنها دریافتند که تبخیر و تعرق از 405 میلی متر (حدود 16 اینچ) در سال در سال 2003 به 444 میلی متر (حدود 17.5 اینچ) در سال در سال 2019 افزایش یافته است. این نشان دهنده روند صعودی 2.30 میلی متر (حدود 0.1 اینچ) در سال است - 10٪ افزایش - با عدم اطمینان مربوط به 0.5 میلی متر (0.02 اینچ) در سال، یا 2٪.

Reager گفت: "برای سالها، ما به دنبال راهی برای اندازه گیری تغییرات ناخالص در چرخه آب جهانی بوده ایم و سرانجام آن را یافته ایم." "میزان تبخیر و تعرق افزایش یافته واقعاً ما را متعجب کرد: این یک سیگنال قابل توجه است که نشان می دهد چرخه آب سیاره ما در حال تغییر است."

این نتایج به تحقیقات فزاینده ای درباره چرخه آب سیاره ما افزوده و در عین حال بر اهمیت تداوم مشاهدات زمین نیز تأکید می کنند. مشاهدات مداوم ماهواره ها توسط ماهواره ها با دید جهانی نسبت به تغییرات توده آب، رکورد طولانی لازم برای مشاهده سیاره در حال تغییر در طول دهه ها را فراهم می کند. این مشاهدات همچنین به دانشمندان کمک می کند تنوع سال به سال در چرخه آب ناشی از تغییرات آب و هوا و چرخه های طبیعی را ردیابی کنند.

این مطالعه با عنوان: "افزایش 10 درصدی تبخیر و تعرق زمین جهانی از سال 2003 تا 2019"، در تاریخ 26 مه در Nature منتشر شد. علاوه بر JPL، مرکز پرواز فضایی Goddard ناسا، در گرینبلت، مریلند، به این تحقیق کمک کرد.

JPL مأموریت GRACE را مدیریت کرده و مأموریت GRACE-FO را برای بخش علوم زمین ناسا از اداره مأموریت علمی در مقر ناسا در واشنگتن مدیریت می کند. Caltech بر اساس پاسادنا، کالیفرنیا، JPL را برای ناسا مدیریت می کند.

مدیر سایت: بهزاد سرهادی

شماره تلفن: 09190622992

شناسه تلگرام مدیر سایت: SubBasin@

نشانی ایمیل: behzadsarhadi@gmail.com

(سوالات تخصصی را در گروه تلگرام ارسال کنید)

_______________________________________________________

×

 براي پيوستن به بزرگترين گروه تلگرام علوم و مهندسي آب با امکان تبادل نظر بين اعضاء کليک کنيد

کتاب کاربرد مدل QUAL2KW

کتاب کاربرد GIS در منابع آب

کتاب محاسبه سيل طرح