_ Criza râului Oder: Statisticile pot ajuta la prevenirea viitoarelor tragedii fluviale

Sute de tone de pești morți s-au scurs pe râul Oder la începutul lunilor iulie și august 2022. Amploarea evenimentului a fost devastatoare. În ciuda eforturilor prompte, autoritățile poloneze și germane s-au străduit să identifice cauza acestui dezastru ecologic timp de câteva săptămâni.

Acum se știe că o combinație letală de mai mulți factori a contribuit la incident. Există vreo modalitate de a preveni tragedii similare în viitor?

Cercetătorii de la Universitatea de Știință și Tehnologie Bydgoszcz (PBS), Polonia, cred că există o posibilitate de a le evita, dar necesită o schimbare a abordării la analiza parametrilor înregistrați la stațiile de monitorizare a râului. Specificul propunerii lor a fost subliniat în revista Science of the Total Environment.

Apa este un element vital în mediul Pământului, jucând un rol omniprezent și crucial în susținerea vieții. În ciuda importanței sale fundamentale, nu au fost stabilite metode precise de evaluare a calității apei. În țări precum Polonia, a fost folosită o clasificare simplă în cinci clase.

La nivel mondial, Indicele calității apei (WQI), care variază de la 0 la 100, este mai larg acceptat. Acest indice este o medie ponderată simplă bazată pe diverși parametri de apă măsurați de stațiile de monitorizare. Provocarea, totuși, constă în diferențele potențiale în ponderile statistice și seturile de parametri, rezultând în practică definiții multiple pentru coeficientul WQI.

„Cel mai important, WQI suferă de un defect structural: suma de bază. metoda folosită pentru calculul său permite o schimbare pozitivă a unui parametru pentru a compensa o schimbare negativă a altuia și invers. Ca urmare, ecosistemul acvatic ar putea prezenta o dinamică semnificativă care rămâne nedetectată în modificările reflectate de indice", explică dr. Grazyna Czerniak (PBS), autorul principal al articolului de introducere a analizei statistice inovatoare.

Ea adaugă: „Recunoscând dezavantajele coeficientului WQI, am optat pentru dezvoltarea unui nou indice, statistic, adică mai mult versatil și receptiv la variațiile valorilor parametrilor individuali.”

Ca chimiometric, dr. Czerniak se angajează în analiza statistică multidimensională a fenomenelor fizico-chimice. Acest termen abstract cuprinde tehnici matematice concepute pentru a extrage informații maxime cu privire la dinamica și interrelațiile fenomenelor din datele de măsurare care implică diferite cantități fizice într-un singur sistem.

Râurile oferă o ilustrare potrivită în acest context. Descrierea stării lor necesită cunoașterea numeroaselor cantități fizice (cum ar fi temperatura apei sau conductivitatea ei electrică), cantități chimice (cum ar fi aciditatea apei, nivelurile de oxigen sau concentrații specifice de compuși chimici) și cantități biologice (cum ar fi numărul de diatomee sau alge).

Fiecare parametru disponibil poate fi tratat ca o dimensiune independentă într-un spațiu specific, unde punctele corespund măsurătorilor individuale - probe de apă. Prin analiza componentelor principale, de obicei, două sau trei variabile artificiale noi sunt calculate pentru puncte sau eșantioane individuale.

Aceste variabile sunt concepute pentru a capta cel mai bine corelațiile dintre mulți parametri. Pasul final presupune verificarea dacă valorile acestor noi variabile, transformate într-un singur indice pentru eșantioane individuale, îndeplinesc criteriul de calitate statistic stabilit. În analiza apei din Oder, criteriul T2, introdus de statisticianul american Harold Hotelling, s-a dovedit a fi crucial.

Baza cercetărilor efectuate la PBS au fost datele derivate din măsurători fizico-chimice adunate de peste 30 de stații poloneze care monitorizează Oderul. Aceste date s-au întins din primele zile ale lunii august 2022 (în urma observațiilor inițiale ale peștilor morți) până la jumătatea lunii mai a anului următor. Informațiile de la stația germană de monitorizare din Frankfurt (Oder) s-au dovedit a fi un plus valoros, incluzând mai mulți parametri biologici și acoperind în special perioada de dinaintea dezastrului.

„Testele statistice pe care le-am efectuat au arătat că alarmele legate de la depășirea criteriului Hotelling poate fi corelat cu reportajele de presă despre poluarea în curs a Oderului.Important aici este faptul că criteriul a funcționat conform așteptărilor atât pe setul maxim de parametri disponibili, cât și când am limitat acest set la doar trei. cantități fizico-chimice”, subliniază dr. Czerniak.

Analiza datelor premergătoare dezastrului din Oder a dat un rezultat care a fost atât intrigant, cât și promițător. S-a dezvăluit că cu o lună înainte de mortalitatea inițială a peștilor, indicele statistic dezvoltat a depășit constant criteriul de alarmă, menținând un model ușor fluctuant până la prăbușirea ecosistemului fluvial, marcat de un vârf remarcabil în grafic.

„Criteriile statistice pot genera ocazional alerte inexacte și un o singură alarmă ar putea fi ignorată. Cu toate acestea, dacă rezultatele depășesc în mod constant nivelurile de alertă pe parcursul săptămânii, ar trebui să ridice serioase îngrijorări. În cazul lui Oder, semnele schimbărilor au devenit evidente cu o lună înainte de dezastru. Deci, dacă metoda noastră statistică ar fi fost aplicată în acel moment, ar fi fost o perioadă de două-trei săptămâni pentru potențialele acțiuni preventive”, a spus dr. Czerniak.

Metoda introdusă de fizicienii de la PBS este ușor de utilizat, nu necesită semnificative resurse de calcul și este aplicabilă pentru monitorizarea diferitelor râuri. Cu toate acestea, instrumentul statistic necesită instruire prealabilă cu privire la un set de referință de calitate adecvată, care să cuprindă valori ale parametrilor reprezentative pentru starea tipică a unui anumit râu.

Pentru cursurile de apă aflate deja sub monitorizare amplă, adaptarea instrumentului ar putea fi rapidă și rentabil.

(Fluierul)