وقتی به امواج گرمایی فکر می‌کنید، ممکن است شهرهای گرم و شرجی، آسفالت ملتهب و بعدازظهرهای غیرقابل تحمل تابستان را تصور کنید. این امواج گرمایی بر سرخط خبرها مسلط هستند زیرا ما آن‌ها را مستقیماً احساس می‌کنیم.

از سوی دیگر، رودها اغلب به عنوان پناهگاه‌های خنک، مکان‌هایی برای فرار از گرمای تابستان دیده می‌شوند.

با این حال، رودها نیز در حال گرم شدن هستند. در واقع، آن‌ها سریع‌تر از هوا در حال گرم شدن هستند.

تحقیق جدید  نشان می‌دهد که امواج گرمایی رودخانه‌ای – دوره‌هایی با دمای غیرعادی بالای آب در رودها – در مقایسه با ۴۰ سال پیش، شایع‌تر، شدیدتر و طولانی‌تر شده‌اند. فراوانی، شدت و مدت آن‌ها نیز با نرخ‌هایی بیش از دو برابر سریع‌تر از امواج گرمایی در اتمسفر در حال افزایش است.

گرمای افزایش‌یافته، فشار بیشتری بر اکوسیستم‌های آبزی، کیفیت آب، تولید انرژی و کشاورزی وارد می‌کند و می‌تواند گونه‌هایی را که به جویبارهای خنک وابسته هستند، تهدید کند.

یک تهدید پنهان
امواج گرمایی رودخانه‌ای به روش‌هایی مختل‌کننده هستند که می‌توانند در سراسر اکوسیستم‌های آبزی اثر آبشاری داشته باشند.

ماهی‌های آب سرد مانند قزل‌آلا و سالمون به ویژه آسیب‌پذیر هستند: دوره‌های طولانی دمای غیرعادی بالای آب می‌تواند تولیدمثل را مختل کند، رشد را کند سازد و باعث تلفات دسته‌جمعی شود.

آب گرمتر همچنین اکسیژن کمتری در خود نگه می‌دارد و به طور بالقوه حیات آبزیان را خفه می‌کند. علاوه بر این، آب داغ احتمال شکوفایی جلبک‌ها را افزایش می‌دهد و هزینه تصفیه آب برای آشامیدن ایمن را بالا می‌برد. آب گرمتر همچنین می‌تواند برای تولید انرژی مشکل‌ساز شود. بسیاری از نیروگاه‌های سوخت فسیلی حرارتی-الکتریکی و نیروگاه‌های هسته‌ای برای خنک‌سازی به آب رودخانه وابسته هستند و آب گرمتر بازدهی تولید انرژی را کاهش می‌دهد که می‌تواند به معنای هزینه‌های بالاتر برق باشد.

سطح آب پایین در رودخانه‌های کالیفرنیا در مواقعی مانع از شنا کردن ماهی‌های جوان از محل تولیدمثل در رودخانه به سمت اقیانوس شده و مقامات حیات وحش را مجبور کرده است تا به جای آن، آن‌ها را با کامیون به سوی دریا منتقل کنند. Justin Sullivan/Getty Images

علیرغم این خطرات جدی، امواج گرمایی رودخانه‌ای به آرامی مورد توجه قرار نگرفته‌اند.

این امر تا حدی به دلیل عرض باریک رودها و جویبارهاست. اقیانوس‌ها و دریاچه‌ها به اندازه‌ای بزرگ هستند که بتوانند به طور مداوم توسط ماهواره‌ها پایش شوند. با این حال، ردیابی رودها، به ویژه رودهای کوچک، سخت‌تر است. اندازه‌گیری دما در جویبارهای باریک و پیچ‌دار به دقت بالایی نیاز دارد که بسیاری از سنسورهای ماهواره‌ای فاقد آن هستند.

دانشمندان در دانشگاه‌ها و سازمان‌های دولتی سنسورهای زیادی در جویبارها نصب کرده‌اند تا دمای آب را اندازه‌گیری کنند و تعداد سنسورها از دهه ۱۹۹۰ افزایش یافته است. اما داده‌ها پراکنده و ناسازگار بوده است. تا همین اواخر، دانشمندان فاقد ابزارهایی برای دوختن این قطعات در یک تصویر منسجم بودند. ما راهی برای انجام این کار ایجاد کردیم.

هوش مصنوعی به ایجاد تصویر کامل کمک می‌کند
برای غلبه بر این چالش، ما یک مدل یادگیری عمیق را آموزش دادیم تا از سوابق پراکنده و ناسازگار برای بازسازی دمای روزانه پیوسته آب در ۱۴۷۱ نقطه رودخانه‌ای در ایالات متحده از سال ۱۹۸۰ تا ۲۰۲۲ استفاده کند.

تاریخچه‌های بازسازی شده تغییرات، برای اولین بار به ما امکان داد تا به طور سیستماتیک ویژگی‌های امواج گرمایی رودخانه‌ای و هوایی را در مجموعه‌ای بزرگ و متنوع از رودها مقایسه کنیم و روندهایی را آشکار کنیم که در غیر این صورت ممکن است پنهان بمانند.

[توضیح تصویر: یک نمودار ردیابی دما را نشان می‌دهد، که در آن نقاط نشان‌دهنده داده‌های مشاهده‌شده هستند و پیش‌بینی‌های هوش مصنوعی با استفاده از الگوهای موجود شکاف‌ها را پر می‌کنند.]
مشاهدات دمای آب رودخانه در این مثال از نیوهمپشایر همه روزها را پوشش نمی‌دهد، اما مدل هوش مصنوعی می‌تواند با پیش‌بینی دما شکاف‌ها را پر کند. این می‌تواند به شناسایی امواج گرمایی رودخانه کمک کند. Li Li

نتایج یک الگوی نگران‌کننده را نشان می‌دهد.

ما به طور متوسط دریافتیم که امواج گرمایی رودخانه‌ای تقریباً نصف امواج گرمایی هوایی رخ می‌دهند و افزایش دمای آن‌ها یک سوم شدت است، اما مدت زمان آن‌ها تقریباً دو برابر طول می‌کشد.

شگفت‌انگیزتر این که، فراوانی آن‌ها سریع‌تر از رویدادهای موج گرمایی هوا در حال افزایش است. در مقایسه با سال ۱۹۸۰، یک رود متوسط در ایالات متحده در سال ۲۰۲۲ تقریباً دو رویداد موج گرمایی اضافی را تجربه کرد. در سال ۲۰۲۲، آن امواج گرمایی رودخانه‌ای به طور متوسط بیش از سه روز اضافی در مقایسه با سال ۱۹۸۰ طول کشید و تقریباً ۱ درجه فارنهایت (نزدیک به نیم درجه سلسیوس) گرمتر از سال ۱۹۸۰ بود.

رودهای در منطقه راکی‌ز و شمال شرقی برخی از steepest (شیب‌دارترین) افزایش‌ها را نشان دادند که بخشی از آن توسط کاهش ذخایر برفی که زمانی جویبارها را با تأمین ثابت آب سرد ذوب برف محافظت می‌کردند، هدایت می‌شود. رودها به آرامی اما سریع‌تر از هوای بالای آن‌ها در حال گرم شدن هستند.

عوامل محرک: تغییرات آب و هوایی و زیرساخت‌های انسانی
ما همچنین می‌خواستیم بفهمیم که آیا این روندها عمدتاً توسط تغییرات آب و هوایی یا توسط زیرساخت‌های محلی و سایر فعالیت‌ها، مانند سدها و کشاورزی، هدایت می‌شوند.

یک مدل یادگیری ماشین که ما برای رتبه‌بندی اهمیت عوامل محیطی تأثیرگذار که محرک امواج گرمایی رودخانه‌ای هستند توسعه دادیم، دریافت که افزایش دمای هوا، به ویژه در شب، به طور مداوم قوی‌ترین عامل پشت گرم شدن رودها بوده است. کاهش برف و جریان آب نیز نقش عمده‌ای ایفا کرده‌اند، به ویژه در مناطق کوهستانی که ذخایر برفی رو به کاهش آب ذوب کمتری تولید می‌کنند.

زیرساخت‌ها و سایر فعالیت‌های انسانی نیز نقش‌های حمایتی مهمی ایفا می‌کنند.

برای مثال، وجود سدهای بزرگ تمایل به طولانی‌تر کردن امواج گرمایی دارد، زیرا آب گرم مخزن به پایین‌دست رها می‌شود. کشاورزی اثرات پیچیده‌تری نشان می‌دهد: در برخی مناطق، به ویژه غرب میانه، آبیاری و پوشش گیاهی محصول می‌توانند实际上 با تغییر آب و هوای محلی و هیدرولوژی، رودها را خنک کنند. اما این تأثیرات، چه مضر و چه مفید، در مقایسه با نیروی کلی تغییرات آب و هوایی ثانویه هستند.

آینده چه در پیش دارد؟
در جهانی که در حال گرم شدن است، امواج گرمایی رودخانه‌ای تهدید می‌کنند تا بعدی حیاتی اما کم‌ارزش‌شده از ارتباط جهانی آب-انرژی-غذا شوند.

امواج گرمایی اغلب با جریان‌های آبی کم coincide (همزمان) می‌شوند – نتیجه‌ای محتمل زیرا تغییرات آب و هوایی رواناب حاصل از ذوب برف را کاهش می‌دهد. خطرها compound (تشدید می‌شوند). آب کم‌جریان و کند، راحت‌تر گرم می‌شود و اکسیژن کمتری در خود نگه می‌دارد که شرایط خطرناکی برای حیات آبزیان ایجاد می‌کند و احتمال تلفات گسترده را افزایش می‌دهد.

اینها فقط مشکلات زیست‌بومی نیستند. آن‌ها همچنین مستقیماً بر عرضه آب و غذا، junto با قابلیت اطمینان انرژی تأثیر می‌گذارند.

برخلاف امواج گرمایی هوایی، امواج گرمایی رودخانه‌ای در حال حاضر عمدتاً در سیستم‌های پایش جهانی و برنامه‌های انطباق غایب هستند. درک بهتر تغییرات و خطرات، نیاز به جمع‌آوری داده‌های هماهنگ‌تر، اشتراک‌گذاری داده‌های جهانی بهتر در بین سازمان‌ها و کشورها، و گنجاندن روندهای دمای رودخانه در ارزیابی‌های ریسک آب و هوایی خواهد داشت.

منبع:

lkfu : https://theconversation.com/rivers-are-heating-up-faster-than-the-air-thats-a-problem-for-aquatic-life-and-people-263718?