Ứng dụng viên thám trong quản lý tài nguyên nước

Để bù đắp cho sự thiếu hụt dữ liệu về tài nguyên nước, do hạn chế trong mạng lưới giám sát tại chỗ, nhiều nhà khoa học và nhà quản lý nước ở các nước thu nhập thấp đã dựa vào dữ liệu được cảm nhận từ vệ tinh. Sau nhiều thập kỷ phát triển và cải tiến, các cảm biến dựa trên vệ tinh quay quanh Trái đất giờ đây có thể đo được lượng mưa, lượng bốc hơi, mực nước mặt, độ ẩm đất, độ sâu tuyết, nước ngầm, v.v.

 

Sự bùng nổ của vệ tinh và các công nghệ cảm biến trong vài thập kỷ qua đã tạo ra được một hệ thống nguồn dữ liệu quan trọng, phong phú và có giá trị chưa từng có, với nhiều chức năng mới nữa dự kiến sẽ ra mắt trong những năm tới. Để tổng hợp hiện trạng viễn thám vệ tinh cho quản lý tài nguyên nước, ông Sheffield và cộng sự đã tiến hành đánh giá toàn diện về công nghệ viễn thám liên quan đến tài nguyên nước, khám phá thu thập dữ liệu, ứng dụng và mô hình có sẵn, tìm hiểu các lỗ hổng thông tin, những thách thức cũng như các chức năng, nhiệm vụ mới hiện tại và tương lai. Các tác giả tập trung vào khu vực Mỹ Latinh và Caribê để chứng minh làm thế nào để các nước có thể thúc đẩy quá trình ra quyết định thủy văn thông qua viễn thám.

 

Dựa trên đánh giá của các tác giả, là thông tin vệ tinh có thể mô tả hầu hết mọi khía cạnh của chu trình nước trong thời gian thực và các nhà khoa học, nhà quản lý đang sử dụng dữ liệu tốt nhất từ trước tới nay trong lĩnh vực này. Các sáng kiến quốc gia ở Peru và Chile, về việc kết hợp dữ liệu đo mưa mặt đất ở các cổng quan trắc với dữ liệu lượng mưa vệ tinh đã và đang được thực hiện. Trong cả hai sáng kiến trên tại hai quốc gia, các sản phẩm thu được được sử dụng để theo dõi rủi ro hạn hán và lũ lụt. Những nỗ lực tương tự đang được tiến hành trên khắp châu Mỹ Latinh và đã được chứng minh là hữu ích trong việc lấp đầy khoảng trống dữ liệu của giám sát tại chỗ. 

 

Nhiệm vụ viễn thám sắp tới hứa hẹn sẽ cải tiến quá trình quản lý tài nguyên nước. Chẳng hạn, NASA đề xuất máy ảnh hồng ngoại Hyperspectral (HyspIRI) có thể cải thiện các phân tích về hiện trạng phủ tuyết và thực vật. Trong khi đó, Vệ tinh quan sát chu kỳ nước Trung Quốc (WCOM), được thiết lập để khởi động vào năm 2020, có mục đích thúc đẩy các phép đo độ ẩm của đất, chu kỳ đóng băng và lượng mưa. Một số nhiệm vụ khác dự kiến sẽ ra mắt trong vài năm tới sẽ đóng góp nhiều dữ liệu liên quan đến nước hơn nữa.
 

Tuy nhiên, những dữ liệu hiện tại và theo kế hoạch cũng sẽ mở ra những thách thức mới. Nhiều cảm biến thu thập dữ liệu ở các khoảng thời gian và tỷ lệ không gian khác nhau, điều này gây khó khăn cho việc so sánh thông tin giữa các nền tảng. Hơn nữa, lượng thông tin thu được rất lớn, vệ tinh Sentinel-1 cung cấp gần 1 terabyte dữ liệu thô mỗi ngày, làm phức tạp hóa việc lưu trữ, quản lý và phân tích dữ liệu cũng như đòi hỏi nhân lực có trình độ cao trong quá trình quản lý.  
 

Một thế hệ các thiết bị cảm biến vệ tinh mới cũng sẽ yêu cầu các giải pháp mới để giúp các nhà quản lý nước thích nghi với các định dạng và quy trình dữ liệu mới. Các tác giả lưu ý rằng đầu tư vào các chương trình đào tạo nhận lực sẽ rất cần thiết để tiếp tục sử dụng viễn thám trong quản lý tài nguyên nước.
 

Có thể nói, dữ liệu viễn thám đã đóng một vai trò quan trọng trong quản lý tài nguyên nước, nhưng những tiến bộ hiện tại và tương lai hứa hẹn sẽ thay đổi lĩnh vực và hỗ trợ phát triển bền vững hơn nữa trong những năm tới.