Τα μοντέλα διαχείρισης των υδάτων περιλαμβάνουν συνήθως δεδομένα χρήσης γης, αλλά όχι το σχήμα και την κατανομή των τμημάτων χρήσης γης. Νέα μελέτη δοκιμάζει μοντέλα έναντι ιστορικών δεδομένων για να αξιολογήσει τη σημασία τέτοιων μετρήσεων στην απόκτηση ακριβών προβλέψεων.
Οι τοπικές και περιφερειακές αρχές της ΕΕ καταρτίζουν σχέδια διαχείρισης των υδάτων για να διασφαλίσουν τη βιωσιμότητα των υδάτινων πόρων, λαμβάνοντας υπόψη ευρύ φάσμα παραγόντων, όπως το κλίμα, το τοπίο και οι ανθρώπινες δραστηριότητες.
Τα σχέδια αυτά εξετάζουν τον ρόλο των οικοσυστημικών υπηρεσιών που σχετίζονται με το νερό - τις λειτουργίες που εκτελούνται από φυσικές περιοχές που ωφελούν τον άνθρωπο μέσω της τροποποίησης της ποιότητας, της ροής και της διαθεσιμότητας του νερού. Για παράδειγμα, τα δάση και οι υγρότοποι μπορούν να μειώσουν την απορροή και να ενισχύσουν την επαναφόρτιση των υπόγειων υδάτων.
Τα σχέδια διαχείρισης υδάτων λαμβάνουν συνήθως υπόψη τις διάφορες χρήσεις γης σε μια περιοχή στην προγνωστική μοντελοποίησή τους, αλλά ενδέχεται να μην λαμβάνουν υπόψη τη διαμόρφωση του τοπίου, για παράδειγμα χρησιμοποιώντας πληροφορίες σχετικά με το μέγεθος, το σχήμα και τη συνδεσιμότητα των τμημάτων οποιασδήποτε συγκεκριμένης χρήσης γης.
Ωστόσο, μελέτες έχουν δείξει ότι η διαμόρφωση της χρήσης γης έχει σημαντική επίδραση στις οικοσυστημικές υπηρεσίες που σχετίζονται με το νερό.
Οι ερευνητές σε αυτή τη μελέτη σημειώνουν ότι υπήρχε περιορισμένη καθοδήγηση σχετικά με τον τρόπο με τον οποίο αυτές οι επιπτώσεις θα πρέπει να ενημερώνουν τις αποφάσεις διαχείρισης και πολιτικής, επομένως εξέτασαν πώς τα δεδομένα διαμόρφωσης θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν στη μοντελοποίηση - ενδεχομένως ενημερώνοντας τη διαχείριση της γης για υπηρεσίες οικοσυστήματος που σχετίζονται με το νερό.
Εστιάζοντας σε μια περιοχή περίπου 8.000 τετραγωνικών χιλιομέτρων στη λεκάνη απορροής του ποταμού Άρνου στην Τοσκάνη της Ιταλίας, χρησιμοποίησαν μοντέλα δεδομένων για να αξιολογήσουν τη σημασία των παραγόντων διαμόρφωσης του τοπίου στην παροχή οικοσυστημικών υπηρεσιών.
Εξέτασαν εννέα μετρήσεις διαμόρφωσης τοπίου σχετικά με το μέγεθος, το σχήμα και την κατανομή των τμημάτων χρήσης γης και τις αξιολόγησαν έναντι τριών δεικτών παροχής υπηρεσιών οικοσυστήματος που σχετίζονται με το νερό:
• Απόδοση νερού – η διαθέσιμη παροχή νερού.
• Απορροή – νερό που τρέχει πάνω από το έδαφος (αντί να εμποτίζεται σε αυτό ή να τρέχει μέσα από υδάτινα ρεύματα);
• Επαναφόρτιση υπόγειων υδάτων – νερό που ρέει προς τα κάτω στην παροχή υπόγειων υδάτων.
Οι ερευνητές ανέλυσαν τη διακύμανση σε κάθε δείκτη και αξιολόγησαν τις διαφορές με την πάροδο του χρόνου και μεταξύ τοποθεσιών. Χρησιμοποίησαν μοντέλα δεδομένων παράλληλα με ιστορικά δεδομένα από το 2000 έως το 2020 για να αξιολογήσουν τη σημασία των παραγόντων διαμόρφωσης τοπίου. Το έκαναν αυτό εκτελώντας τα μοντέλα μία φορά με τα ιστορικά δεδομένα και στη συνέχεια ξανά με υποκατάστατες τιμές για έναν παράγοντα, που δημιουργήθηκε τυχαία. Η διαφορά στην ακρίβεια της πρόβλεψης του μοντέλου σε κάθε περίπτωση αντιπροσώπευε πόσο σημαντικός ήταν αυτός ο παράγοντας.
Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν δύο μοντέλα:
▪ Το μοντέλο BIGBANG, που αναπτύχθηκε από το Ιταλικό Ινστιτούτο Προστασίας και Έρευνας του Περιβάλλοντος, σχεδιάστηκε για να κάνει προβλέψεις σε εθνική και περιφερειακή κλίμακα.
▪ Το μοντέλο SWAT (Soil and Water Assessment Tool), που παρουσιάστηκε στο περιοδικό Ecohydrology το 2023, σχεδιάστηκε για ανάλυση υψηλής ανάλυσης σύνθετων λεκανών απορροής.
Τα αποτελέσματα και από τα δύο μοντέλα έδειξαν ότι οι παράγοντες διαμόρφωσης τοπίου συσχετίστηκαν με την ακρίβεια πρόβλεψης. Στο μοντέλο SWAT, η σημασία κυμαινόταν από 43% στον υπολογισμό της χρονικής διακύμανσης της απόδοσης νερού, έως 14% στον υπολογισμό της χωρικής διακύμανσης στην επαναφόρτιση των υπόγειων υδάτων. Στο μοντέλο BIGBANG κυμαινόταν από 13% σημασία για τη χωρική διακύμανση στην επαναφόρτιση των υπόγειων υδάτων έως 2% για τη χρονική διακύμανση της απορροής.
Κατά τη μοντελοποίηση της απορροής, τα κωνοφόρα δάση ήταν ιδιαίτερα σημαντικά, με αύξηση του αριθμού των τμημάτων που αντιστοιχεί σε μείωση της μεταβλητότητας. Στην περίπτωση της αναπλήρωσης των υπόγειων υδάτων, η σημασία των πλατύφυλλων δασών ήταν αξιοσημείωτη, γεγονός που μείωσε τη μεταβλητότητα αυτού του δείκτη. Όσον αφορά την απόδοση νερού, τόνισαν ότι τα δασικά τμήματα μείωσαν τη διακύμανση λιγότερο αποτελεσματικά όταν ήταν πιο κατακερματισμένα σε όλο το τοπίο.
Οι ερευνητές παρουσίασαν λεπτομερή στοιχεία σχετικά με τη σημασία κάθε συγκεκριμένης μέτρησης σε κάθε σενάριο (δηλαδή κάθε συνδυασμό δείκτη, μοντέλου και χρονικής/χωρικής διακύμανσης). Τόνισαν τη σημασία ορισμένων μετρήσεων σε ορισμένα σενάρια.
Για παράδειγμα, προσδιόρισαν τον δείκτη βασικής έκτασης (το ποσοστό της συνολικής έκτασης που βρίσκεται μέσα σε ένα κομμάτι και όχι στην άκρη) για τα δάση πλατύφυλλων ως σημαντική επίδραση στη χωρική και χρονική διακύμανση της απορροής σύμφωνα με το μοντέλο SWAT και της χωρικής διακύμανσης της απόδοσης νερού σύμφωνα με το BIGBANG.
Η μελέτη έδειξε τρόπους με τους οποίους η χρήση μετρήσεων διαμόρφωσης χρήσης γης μπορεί να επηρεάσει τις αποφάσεις διαχείρισης.
Αυτά περιελάμβαναν:
• Προτεραιότητα στις δραστηριότητες δάσωσης που αυξάνουν τη συνδεσιμότητα των δασών για τη σταθεροποίηση της απορροής και τη μείωση της διάβρωσης του εδάφους·
• Εφαρμογή της αγροδασοπονίας σε περιοχές με πολύπλοκα σχήματα μπαλωμάτων χρήσης γης για τη βελτίωση της αναπλήρωσης των υπόγειων υδάτων και της αξιοπιστίας της παροχής υπόγειων υδάτων.
• Σχεδιασμός της χρήσης γης με τρόπους που εξασφαλίζουν ένα σημαντικό επίπεδο βασικής περιοχής για τη βελτίωση της διαθεσιμότητας και της απόδοσης του νερού.
Αυτά τα αποτελέσματα, δήλωσαν οι ερευνητές, κατέδειξαν τη δυνητική αξία της ενσωμάτωσης μετρήσεων διαμόρφωσης χρήσης γης στα μοντέλα των υπηρεσιών οικοσυστήματος που σχετίζονται με το νερό και χρησιμοποιούνται για την ενημέρωση του σχεδιασμού χρήσης γης και της ανάπτυξης πολιτικής. Υποστήριξαν την ανάπτυξη μοντέλων που θα ενσωμάτωναν τέτοιες μετρήσεις και τη χρήση τους στην πολιτική, το σχεδιασμό και τη διαχείριση.
Σημειώθηκαν ορισμένοι περιορισμοί της μελέτης, συμπεριλαμβανομένης της χωρικής ανάλυσης.
Περαιτέρω μελέτες θα μπορούσαν να εξετάσουν την ανάπτυξη βέλτιστων μετρήσεων τοπίου και τη διερεύνηση του ρόλου συγκεκριμένων μετρήσεων στην πρόβλεψη της συμπεριφοράς των οικοσυστημικών υπηρεσιών που σχετίζονται με το νερό.
