تا پیش از این، دانشمندان فقط با استفاده از تجهیزات زمینی می‌توانستند سرعت و ارتفاع امواج خطرناک سیلابی در رودخانه‌ها را پایش کنند. اما اکنون، فناوری ماهواره‌ای در حال تغییر این روند است. برای نخستین بار، پژوهشگران می‌توانند با دقت بیشتری امواج قدرتمند سیلابی را که در رودخانه‌های آمریکا جریان دارند، مشاهده و تحلیل کنند.
ردیابی امواج سیلابی با استفاده از داده‌های ماهواره‌ای
گروهی از دانشمندان ناسا و دانشگاه ویرجینیا تک (Virginia Tech) موفق شدند با استفاده از داده‌های ماهواره‌ای، حرکت امواج سیلابی را در رودخانه‌های ایالت‌های مونتانا، تگزاس و جورجیا اندازه‌گیری کنند. این امواج که بین ۷۶ تا ۲۶۷ کیلومتر طول داشتند، در اثر بارش‌های شدید و شکستن یخ‌بندها پدید آمدند.
این پژوهش نشان می‌دهد که مشاهدات ماهواره‌ای چقدر می‌توانند برای جوامعی که فاقد سیستم‌های کنترل سیلاب مانند سد و دروازه هستند، حیاتی باشند.
درک بهتر امواج رودخانه‌ای
تفاوت امواج رودخانه‌ای با امواج اقیانوسی
بر خلاف امواج اقیانوسی که با کمک باد و جزر و مد به‌صورت پیوسته به ساحل می‌رسند، امواج رودخانه‌ای موقتی هستند. این امواج که به آن‌ها امواج سیلابی یا امواج جریان نیز گفته می‌شود، به‌صورت ناگهانی پدید می‌آیند و می‌توانند صدها کیلومتر امتداد داشته باشند.
امواج رودخانه‌ای به انتقال مواد مغذی و حیات‌وحش به سمت پایین‌دست کمک می‌کنند، اما در شرایط آب‌وهوایی شدید یا هنگام شکست سد می‌توانند بسیار خطرناک شوند.
«امواج اقیانوسی را همه با موج‌سواری و کشتیرانی می‌شناسند، اما رودخانه‌ها شریان‌های سیاره ما هستند. ما می‌خواهیم دینامیک آن‌ها را بهتر بشناسیم.»
— سدریک دیوید، هیدرولوژیست آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا (JPL)
ردیابی امواج سیلابی از فضا با ماهواره SWOT
فناوری پشت ماهواره SWOT
پژوهشگر دکتری، هانا تورمن از دانشگاه ویرجینیا تک، از داده‌های ماهواره SWOT برای شناسایی امواج رودخانه‌ای استفاده کرد. این ماهواره که در سال ۲۰۲۲ از همکاری ناسا و آژانس فضایی فرانسه (CNES) به فضا پرتاب شد، با استفاده از رادار خاصی به نام Ka-band Radar Interferometer (KaRIn) سطح تقریباً تمامی آب‌های سطحی زمین را بررسی می‌کند.
این فناوری با ارسال امواج مایکروویو و اندازه‌گیری زمان بازگشت آن‌ها، ارتفاع و پهنای سطح آب را با دقت بالا اندازه‌گیری می‌کند.
«علاوه بر نظارت بر حجم کلی آب دریاچه‌ها و رودخانه‌ها، ما به دینامیک حرکت و تغییر آب‌ها نیز دقیق می‌شویم.»
— نادیا وینوگرادوا شیفر، دانشمند برنامه SWOT در ناسا
شناسایی نمونه‌های واقعی امواج سیلابی
موج یلوستون در مونتانا
اولین موج شناسایی‌شده مربوط به رودخانه یلوستون در ایالت مونتانا در آوریل ۲۰۲۳ بود. این موج با ارتفاع چشم‌گیر ۲٫۸ متر به سمت رودخانه میسوری حرکت می‌کرد. تورمن با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای Sentinel-2 دریافت که این موج احتمالاً در اثر شکستن ناگهانی یخ‌بند پدید آمده است.
موج عظیم در تگزاس
دومین موج در ۲۵ ژانویه ۲۰۲۴ در رودخانه کلرادو نزدیک شهر آستین، تگزاس رخ داد. این موج که به بزرگ‌ترین سیلاب سال منطقه مرتبط بود، بیش از ۹ متر ارتفاع داشت و ۲۶۷ کیلومتر امتداد داشت. سرعت آن نیز حدود ۱٫۱ متر بر ثانیه اندازه‌گیری شد.
موج سوم در جورجیا
موج سوم در مارس ۲۰۲۴ در رودخانه اوک‌مالگی نزدیک شهر میکن در ایالت جورجیا مشاهده شد. این موج نیز بیش از ۶ متر ارتفاع و حدود ۱۶۰ کیلومتر طول داشت و با سرعت ۰٫۳ متر بر ثانیه حرکت می‌کرد.
«ما در حال یادگیری بیشتر درباره شکل و سرعت امواج جریان هستیم. این داده‌ها می‌توانند به ما کمک کنند تا پاسخ دهیم: سیلاب چقدر سریع به منطقه می‌رسد و آیا زیرساخت‌ها در معرض خطر هستند؟»
— هانا تورمن
مزایای داده‌های ماهواره‌ای در پایش سیلاب‌ها
تا پیش از این، مهندسان و مدیران منابع آبی از ایستگاه‌های اندازه‌گیری رودخانه‌ای برای ردیابی سیلاب‌ها استفاده می‌کردند. این ایستگاه‌ها تنها اطلاعات مربوط به نقاط خاص را ارائه می‌دهند، در حالی‌که ماهواره SWOT مانند یک بالگرد ترافیکی است که کل بزرگراه آبی را زیر نظر دارد.
«داده‌های ماهواره‌ای مکمل هستند، زیرا می‌توانند خلأهای اطلاعاتی را پر کنند.»
— جورج آلن، سرپرست پژوهش و کارشناس سنجش از دور از دانشگاه ویرجینیا تک
سرعت‌های اندازه‌گیری‌شده توسط SWOT کاملاً با اطلاعات زمینی مطابقت داشت و دقت بالای این فناوری را نشان داد. به‌ویژه در مناطقی که پوشش اندازه‌گیری زمینی وجود ندارد، SWOT ابزاری حیاتی برای درک بهتر الگوهای سیلاب خواهد بود.
دیدگاهی تازه درباره سیلاب‌ها
ماهواره SWOT چندین بار در روز به دور زمین می‌چرخد و پیش‌بینی می‌شود که بتواند بیش از نیمی از سیلاب‌های بزرگ را در بخشی از چرخه عمرشان ثبت کند.
«اگر چیزی در داده‌ها ببینیم، می‌توانیم درباره‌اش هشدار دهیم. مدت‌هاست که از کناره رودخانه‌ها آن‌ها را نگاه می‌کردیم، اما هرگز مانند اکنون آن‌ها را ندیده بودیم.»
— سدریک دیوید
