Mit modernen Vorhersagelösungen die Effizienz der Wasserbewirtschaftung steigern
Die Einhaltung gesetzlicher Bestimmungen, Risikomanagement und Kostenoptimierung sind für die Aufrechterhaltung nachhaltiger Wasserdienstleistungen von entscheidender Bedeutung. Diese Bemühungen stoßen ständig auf Probleme, etwa durch die Bedrohung der Süßwassersysteme, vor allem durch Eutrophierung, die schädliche Algenblüten auslösen kann. Diese Pflanzen können sich negativ auf Menschen, Tiere und aquatische Ökosysteme auswirken, insbesondere dann, wenn Cyanobakterien entstehen, die neuro- oder hepatotoxische Verbindungen produzieren, die in Trinkwasserquellen eindringen können. Apostolos Tzimas, Koordinator des EU-finanzierten Projekts PrimeWater, hebt hervor, wie adaptives Management dazu beiträgt, Gefahren für das Wasser proaktiv zu ermitteln und zu entschärfen. „Eine geplante Anpassung an Risiken ist weitaus effizienter als auf größere Systemausfälle zu reagieren“, erklärt er. Er unterstreicht außerdem, dass eine verbesserte, räumlich und zeitlich ausgedehnte Situationsanalyse der Schlüssel zu komplexen operativen und unternehmerischen Entscheidungen sei.
Vom reaktiven zum proaktiven Ansatz übergehen
Die Weltraumtechnologie dient in dieser Hinsicht als ein Katalysator, der technologische Innovationen in der Wasserbewirtschaftung unterstützt. „Fortschritte in der Erdbeobachtung könnten Veränderungen in der Bewirtschaftung der Wasserressourcen vorantreiben, die Katastrophenresilienz unterstützen und die Wirksamkeit bereits vorhandener Bewältigungsstrategien überwachen“, so Tzimas. Ein Beispiel für eine Innovation dieser Art ist die Arbeit von PrimeWater, einer Spitzeninitiative in der Fernerkundungsforschung, die internationale Forschungsgruppen aus Europa, Australien und den Vereinigten Staaten von Amerika zusammenbringt. Im Rahmen von PrimeWater wurde über die Fernerkundung hinaus geforscht und angestrebt, den Erdbeobachtungsprodukten durch fortgeschrittene Umweltmodellierung, Datenassimilation und Verfahren des maschinellen Lernens einen erheblichen Mehrwert zu verleihen. Die erweiterte Erdbeobachtung wurde in Kombination mit anderen Daten genutzt, um die hydroökologischen Vorhersagesysteme zu verbessern, verwertbare Prognosen zu erstellen und fundiertere Entscheidungen zu gestatten.
Von Satellitenbildern zu zuverlässigen Wasservorhersagen
Die Forschenden haben anhand der Nutzung fortgeschrittener Erdbeobachtungsdatenprodukte und weiterer Datenquellen intelligente Wasserdienstleistungen entwickelt. Diese bauen auf Ursache-Wirkungs-Analysen auf, die mittels Diagnosemodellierungswerkzeugen erstellt werden, wobei Vorhersagen mit Planungs- und Szenarioanalysen kombiniert werden, um vorausschauende und präskriptive Berechnungen durchzuführen. „Wir haben eine operative webbasierte Plattform zur Überwachung der Wasserqualität mit der Bezeichnung Water Quality intelligence Suite (WQiS) geschaffen, um die Interoperabilität zwischen der Erdbeobachtung und modellierten Dienstleistungen zu erleichtern“, erklärt Tzimas. „Im Kern kombiniert die Plattform Satellitenbilder mit hydroökologischen Modellen, um zuverlässige Vorhersagen über die Wassermenge und -qualität in Süßwassersystemen zu erstellen und auf diese Weise einen digitalen Zwilling eines gesamten Flusseinzugsgebiets zu schaffen.“ Sie unterstützt außerdem, dass geschützte Daten mit satellitengestützten Wasserqualitätsdaten in nahezu Echtzeit sowie weitere Fernerkundungsdaten miteinander verknüpft werden und somit zeitliche und räumliche Lücken in den Wasserqualitätsinformationen geschlossen werden. Das Instrument ist besonders für die Bewirtschaftung von zusammenhängenden Wasserspeichern mit schlechter Wasserqualität von Nutzen. „Der Transfer von Wasser von einem Stausee in einen anderen kann negative ökologische Auswirkungen auf die flussaufwärts oder flussabwärts gelegenen Wasserspeicher haben“, erläutert Tzimas. „Auf WQiS werden die für alle miteinander verbundenen Wasserspeicher erstellten Wasserqualitätsvorhersagen genutzt, um zu bewerten, wie gut verschiedene Wassertransferpläne auf der Grundlage ihrer Menge, ihres Zeitplans und ihrer Dauer funktionieren. Dies geschieht zehn Tage vor der Umsetzung der Pläne.“ Diese proaktive Planung des Wassertransfers zwischen den Stauseen trägt zur Verbesserung der Wasserqualität in den flussabwärts gelegenen Stauseen bei, ohne die Wasserqualität in den flussaufwärts gelegenen Stauseen zu beeinträchtigen.
Förderung von Zusammenarbeit und Transparenz
Das Projektteam hat außerdem eine virtuelle Laborumgebung eingerichtet, die den Austausch von Datensätzen, Versuchsprotokollen und Methoden für wissenschaftliche Experimente gestattet. Auf diese Weise wird die kollaborative Forschung gefördert sowie die Transparenz und Reproduzierbarkeit wissenschaftlicher Ergebnisse optimiert. „Im Rahmen von PrimeWater werden aufgrund der engen Verbindung, die mit der wissenschaftlichen Gemeinschaft und den Interessengruppen aus verschiedenen Bereichen hergestellt werden, einzigartige Vorteile generiert“, so Tzimas. „Somit kann den Endnutzenden neues Wissen nahegebracht werden, wodurch die situative Informationsgewinnung in den Fachbereichen Wasserregulierung, Notfallplanung, wasserbezogene Industriesektoren und lokale Gemeinschaften verbessert wird.
Schlüsselbegriffe
PrimeWater, Wasserspeicher, Stausee, Fernerkundung, Erdbeobachtung, Wasserwirtschaft, Süßwassersysteme, situative Informationsgewinnung
