Družice SWOT (Surface Water and Ocean Topography), společný projekt americké a francouzské kosmické agentury by mohl zlepšit předpovědi, kde a kdy dojde k rozvodnění řek, jezer a dalších vodních ploch. Tyto tepny života naší planety rozvádějí životodárnou vodu, ale když se koloběh vody roztočí moc rychle, může přinést povodně, které nejenže život nedávají, ale mohou jej i brát a navíc ničí majetky. Toto riziko se zvyšuje, protože klimatická změna mění vzory srážek a stále více lidí po celém světě žije v oblastech náchylných k záplavám. Vědci a vodohospodáři využívají k předpovědím povodní mnoho různých typů dat. Letos do svého arsenálu přidali nový nástroj – data o sladké vodě z družice SWOT.

Povodně po monzunových deštích zasáhly 8. října 2023 severovýchod Bangladéše. Americko-francouzská družice SWOT byla první, která dokázala přinést včasná a přesná data o výšce vodní hladiny v celé oblasti a ve vysokém rozlišení.
Zdroj: https://www.nasa.gov/

Společný projekt agentur NASA a CNES měří výšku hladin prakticky všech vodních ploch na Zeměkouli. Družice SWOT byla navržena tak, aby změřila každou větší řeku (širší než 100 metrů) a předběžné výsledky naznačují, že by mohla být schopna pozorovat i mnohem menší vodní toky. Pro lepší představu – stometrovou šířku získává Labe po soutoku s Vltavou.

Světové řeky jsou již osazeny měřícími stanicemi, které dokáží přesně sledovat výšku hladin, ovšem nachází se jen někde a často jsou od sebe jednotlivé stanice hodně daleko. Mnoho řek navíc tyto měřící stanice vůbec nemá, což se týká především chudších států, které nemají prostředky na jejich vybudování a provoz. Při povodních navíc mohou být některé stanice poškozeny a vyřazeny z provozu, případně jsou jejich data nespolehlivá, pokud se řeka rozlije z břehů do míst, kde už není možné měřit. SWOT má poskytnout nejkomplexnější 3D pohled na povodně. Změří výšku hladiny, šířku toku i jeho sklon. Vědci mohou tato data využít pro lepší sledování, jak se povodňová vlna šíří krajinou. Mohou tak zlepšit své predikce, kde dojde k zaplavení i jak budou tyto jevy časté.

Data z družice SWOT o sklonu řeky – v tomto případě kalifornské řeky Sacramento. Přesné údaje mohou zpřesnit předpovědi, jak rychle poteče voda řekou i okolí krajinou. K výpočtu sklonu vědci odečtou spodní výšku hladiny (vpravo) od horní výšky (vlevo) a údaj vydělí délkou segmentu.
Zdroj: https://www.nasa.gov/

Jeden z projektů, který využívá data z družice SWOT k integraci do povodňových modelů, vede J. Toby Minear z Kooperativního institutu pro výzkum v oblasti věd o životním prostředí (Cooperative Institute for Research in Environmental Sciences) alias CIRES v coloradském Boulderu. Minear studuje, jak zapracovat data ze SWOT do Národního vodního modelu (National Water Model) agentury NOAA, který predikuje potenciál zaplavení a jeho četnost pro americké řeky. Data o sladké vodě z družice SWOT mají zaplnit prostorovou mezeru mezi měřícími stanicemi a pomoci vědcům určit výšky hladin, při kterých dochází k povodním na specifických místech podél říčních toků.

Měření výšky hladiny novozélandské řeky Waimakariri. Na snímku probíhá usazení stativu pro instalaci GPS jednotky k přesnému změření výšky hladiny. Tato měření byla využita ke kalibraci a ověření dat z americko-francouzské družice SWOT.
Zdroj: https://www.nasa.gov/

Minear očekává, že data ze SWOT vylepší Národní vodní model hned několika způsoby. Kupříkladu poskytne přesnější odhady sklonů řek i toho, jak se mění se změnami průtoku. Obecně se dá říct, že čím prudší sklon řeka má, tím rychleji v ní voda teče. Hydrologické modely využívají data o sklonu k predikci rychlosti, s jakou voda teče řekou a může se rozlévat do okolí. Data z SWOT také mohou pomocí vědcům a vodohospodářům kvantifikovat, kolik vody mohou jezera a umělé nádrže pojmout. Ačkoliv se ve Spojených státech nachází zhruba 90 000 relativně velkých zásobníků vody, jen pár tisíc z nich nabízí data, která jsou zařazena do Národního vodního modelu. To samozřejmě omezuje schopnost vědců pochopit, jak výška hladin těchto nádrží souvisí s výškou okolní krajiny a potenciálem k záplavám. SWOT přitom měří desítky tisíc amerických umělých vodních nádrží, ale i všechna přirozená jezera – stačí jen, aby vodní plocha byla větší než dvě fotbalová hřiště.

Princip fungování družice SWOT.
Zdroj: https://www.allaboutcircuits.com/

Některé státy výrazně investovaly do sítí pro měření řek a podrobných povodňových modelů. Jenže z Afriky, jižní Asie, částí Jižní Ameriky, či Arktidy máme jen velmi málo dat o jezerech a řekách. Na takových místech spočívá vyhodnocení povodňových rizik jen na hrubých odhadech. Část potenciálu družice SWOT spočívá v tom, že umožní hydrologům zaplnit tyto mezery a poskytne informace o tom, kde je voda uložena v krajině a kolik jí protéká řekami. Tamlin Pavelsky, vedoucí výzkumu sladké vody mise SWOT z NASA a výzkumník z University of North Carolina říká, že si SWOT dokáže poradit s rostoucím rizikem povodní z extrémních bouří, které pohání změna klimatu. „Vzpomeňte si na Houston a hurikán Harvey v roce 2017. Je velmi nepravděpodobné, že bychom bez klimatické změny měli z jedné bouře 150 centimetrů srážek. Vědci potřebují aktualizovat standardy inženýrských návrhů a zátopové mapy, protože intenzivní srážky budou stále častější,“ říká Pavelsky.

Cvičné vyklopení jedné ze dvou antén přístroje KaRIn před startem družice SWOT.
Zdroj: https://d2pn8kiwq2w21t.cloudfront.net/

Podle jeho slov změny v koloběhu vody na Zemi mění představy společnosti o povodních a o tom, co je to záplavové území: „Stovky milionů lidí na celém světě budou ve zvýšeném riziku povodní, protože srážky jsou stále intenzivnější a v oblastech ohrožených povodněmi roste počet obyvatel.“ Data z družice SWOT budou mít i další praktické aplikace. Kupříkladu pojišťovny budou moci využít modely doplněné o data ze SWOT k vylepšení map míst náchylných k povodním, aby lépe odhadly potenciální škody a rizika ztrát v dané oblasti. Mezi aktuálními 40 uživateli SWOT je i významná pojišťovna FM Global. Globální komunita organizací se snaží začlenit data SWOT do svých rozhodovacích procesů. „Firmy jako FM Global a vládní agentury jako je americká federální agentura pro správu mimořádných situací, mohou vyladit své povodňové modely jejich srovnáním s daty ze SWOT,“ říká Pavelsky a doplňuje: „Tyto lepší modely nám dají přesnější obrázek toho, kde a jak často dochází k povodním.“

Přeloženo z:
https://www.nasa.gov/

Zdroje obrázků:
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/swot_for_advisory.jpg
https://www.nasa.gov/…/e1a-pia26343-swot-bangladesh-figure-complete-16.jpg
https://www.nasa.gov/…/e1b-swot-sacramentoslope-figure-may32024-16.jpg
https://www.nasa.gov/wp-content/uploads/2024/05/e2-swot-new-zealand-cal-val.jpg
https://www.allaboutcircuits.com/…E2%80%99s_working_principle_.jpg
https://d2pn8kiwq2w21t.cloudfront.net/original_images/jpegPIA25594.jpg