Voda mizí rychleji, než ukazovaly dosavadní odhady. Satelity odhalily rozsah lidského zásahu do zásob sladké vody

Zásoby sladké vody se v řadě oblastí světa zmenšují a za jejich úbytkem stojí vedle klimatických změn také způsob, jakým lidé využívají krajinu a vodní zdroje. Podzemní voda zavlažuje pole, přehrady mění rozložení vodních zásob a odlesňování ovlivňuje koloběh vody v krajině. Jak velké jsou tyto změny a kde se projevují nejvýrazněji, pomáhají zjišťovat družice GRACE a GRACE Follow-On.

Nová studie Spatially refined satellite gravimetry captures human signatures in global terrestrial water storage trends zveřejněná v časopise Proceedings of the National Academy of Sciences nyní přináší podrobnější pohled na globální vývoj zásob vody. Díky přesnější analýze satelitních měření vědci identifikovali 40 oblastí, v nichž se změny vodních zásob významně pojí s lidskou činností. Dosavadní metody přitom velikost regionálních trendů v průměru podhodnocovaly o třetinu.

Družice už dříve ukázaly, že Evropa má s vodou vážný problém

Třetí Ruka se tématu věnovala již v článku Evropo, mizí ti voda! Co nám říká satelit GRACE?. Ten přiblížil možnosti družicového sledování vodních zásob i význam dlouhodobých změn, které by samotná pozorování řek, jezer nebo hladin podzemní vody nemusela zachytit v celém rozsahu.

Družice GRACE, vypuštěné v roce 2002, a jejich následovníci GRACE Follow-On z roku 2018 měří nepatrné změny vzdálenosti mezi dvěma družicemi obíhajícími Zemi. Protože rozložení hmoty ovlivňuje gravitační pole planety, lze z těchto měření odvodit, jak se v čase mění množství vody uložené na kontinentech. Výsledky zahrnují vodu v půdě, podzemních kolektorech, jezerech, řekách i nádržích.

Výhodou je, že družice dokážou sledovat také rozsáhlé podzemní zásoby, které jsou jinak obtížně měřitelné. Jejich pozorování umožňují rozlišovat dlouhodobé změny od přirozeného kolísání spojeného se srážkami, suchem nebo sezónním doplňováním vody.

Družicová gravimetrie již přinesla důkazy o úbytku vodních zásob v řadě světových regionů. Dlouhodobě znepokojivý vývoj se týká například Blízkého východu, severní Afriky, severní Indie a západu Spojených států. V některých oblastech se na úbytku vody podílejí vysoké odběry pro zemědělství, jinde se výrazně projevují také klimatické podmínky.

Dosavadní družicová měření však měla významné omezení. Běžně používané postupy nedokázaly spolehlivě zachytit podrobnosti na menších územích, protože při zpracování dat docházelo k vyhlazování prostorových rozdílů. Právě tento problém se pokusil vyřešit nový výzkum.

Přesnější analýza odhalila změny, které dosud zůstávaly skryté

Studie s názvem Spatially refined satellite gravimetry captures human signatures in global terrestrial water storage trends byla publikována 14. září 2026 v časopise PNAS. Její autorkou je Mary Michael O’Neillová z NASA Goddard Space Flight Center a University of Maryland, spoluautory jsou Matthew Rodell a Bryant D. Loomis. Vědci analyzovali družicová data za období od dubna 2002 do listopadu 2025.

Nový přístup vychází z přímého zpracování dlouhé časové řady původních měření vzdálenosti mezi družicemi. Místo obvyklého postupu, který nejprve vytváří měsíční mapy změn hmoty a následně z nich odvozuje dlouhodobé trendy, využili autoři informace z celého sledovaného období. Tím omezili ztrátu prostorových detailů a získali podrobnější obraz dlouhodobého vývoje vodních zásob.

Tato inovativní metoda dokáže úspěšně eliminovat takzvaný efekt prosakování signálu (v angličtině leakage effect). U tradičního zpracování gravitačních dat totiž docházelo k tomu, že silný signál z okolních velkých regionů matematicky „přeléval“ a zkresloval data menších území, čímž je v mapách rozmazával.

Výsledná metoda nabízí přibližně pětkrát až desetkrát jemnější prostorové rozlišení v porovnání s běžnými postupy. To je podstatné především při sledování menších oblastí, kde mohou být významné změny vodních zásob v tradičních mapách méně zřetelné.

Výzkumníci následně porovnávali zjištěné trendy s údaji o srážkách, klimatických podmínkách, úbytku ledovcové hmoty a způsobech využívání půdy a vody. Zaměřili se například na zavlažování podzemní a povrchovou vodou, zemědělství závislé na srážkách, odlesňování a napouštění přehradních nádrží. Statistická analýza jim umožnila určit oblasti, v nichž lidské aktivity významně souvisejí s pozorovanými změnami.

Ztráty vody převýšily její přírůstky o stovky gigatun

Vědci identifikovali 40 oblastí, v nichž se dlouhodobé trendy zásob vody významně pojí s lidským využíváním krajiny a vodních zdrojů. Souhrnné ztráty vody v těchto regionech dosáhly za sledované období 3 122 gigatun, zatímco přírůstky činily 2 432 gigatun. Rozdíl mezi oběma hodnotami představuje 690 gigatun, tedy přibližně 690 krychlových kilometrů vody.

Jde o souhrn změn ve vybraných oblastech, nikoli o celkovou bilanci veškeré vody na Zemi. Zjištěné ztráty a přírůstky navíc nelze automaticky připsat výhradně lidské činnosti. Autoři vyhodnocovali statistické souvislosti mezi změnami zásob a různými lidskými i přírodními vlivy. Výsledky však ukazují, jak výrazně může hospodaření s vodou a krajinou ovlivňovat dlouhodobý vývoj vodních zdrojů.

Velmi důležité je také srovnání s předchozími metodami. Ty podle studie podhodnocovaly velikost regionálních trendů v průměru o 33 %. U sedmi oblastí menších než 100 000 kilometrů čtverečních činil rozdíl dokonce 52 %. Přesnější analýza tedy odhalila výraznější změny, než jaké naznačovaly dosavadní výpočty.

Pro hodnocení vodní bezpečnosti je to zásadní poznatek. Pokud tradiční metody nedokážou dostatečně zachytit změny v konkrétních regionech, mohou podhodnocovat i rozsah problémů, které musí řešit místní vodohospodáři, zemědělci a správci krajiny.

Podzemní voda zachraňuje úrodu, její nadměrné čerpání však ohrožuje budoucnost

Jedním z nejvýznamnějších problémů je vyčerpávání podzemní vody pro zavlažování. Zemědělství potřebuje spolehlivé zdroje vody zejména v oblastech, kde jsou srážky nepravidelné nebo kde se střídají dlouhá období sucha s krátkými epizodami intenzivních dešťů. Čerpání podzemní vody umožňuje udržovat produkci potravin a omezovat ztráty úrody. Pokud však odběry dlouhodobě převyšují přirozené doplňování zásob, hladina podzemní vody klesá a zdroj postupně ztrácí svou schopnost pokrývat potřeby obyvatel i zemědělství.

V některých podzemních kolektorech se voda doplňuje velmi pomalu. Její intenzivní využívání proto může znamenat spotřebovávání zásob, jejichž obnova trvá desítky, stovky nebo i tisíce let. Následky se mohou projevit poklesem hladin studní, zhoršením dostupnosti vody pro obyvatele a ekosystémy i rostoucími náklady na čerpání.

Studie zjistila významné souvislosti mezi lidským využíváním krajiny a změnami zásob vody na všech nepolárních kontinentech s výjimkou Austrálie. Lidské aktivity měly zvlášť výrazný statistický vliv na prostorové rozložení změn v Severní Americe, severní Asii, na Blízkém východě a v severní Africe a v Jižní Americe. Kritický úbytek podzemních vod spojený s produkcí potravin se nejvýrazněji projevuje v americkém Centrálním údolí v Kalifornii (Central Valley), v oblastech masivního zavlažování v severní Číně a na suchem sužovaném Blízkém východě.

V těchto regionech se přitom kombinují různé faktory. Někde převažuje čerpání podzemní vody, jinde zavlažování povrchovou vodou, změny zemědělského využití půdy nebo dlouhodobé klimatické vlivy. Nová metoda pomáhá tyto souvislosti rozlišovat podrobněji než dříve, přestože sama o sobě nenahrazuje místní hydrologická měření.

Přehrady mohou vodu zadržovat, krajina však potřebuje vyvážené hospodaření

Výsledky výzkumu zachycují také oblasti, v nichž zásoby vody rostou. Významným příkladem je napouštění velkých přehradních nádrží. V takovém případě družice zaznamenají nárůst množství vody uložené v konkrétním regionu, což může být spojeno například s rozvojem vodní energetiky nebo s řízením vodních zdrojů.

Výrazný příklad představuje Velká přehrada etiopského znovuzrození na Modrém Nilu. Její napouštění v letech 2020 až 2025 se podle studie podílelo na růstu vodních zásob v příslušné oblasti. Nádrž má kapacitu přibližně 74 gigatun vody a její provoz je významný pro etiopskou energetiku. Současně vyvolává obavy Egypta a Súdánu z možných dopadů na dostupnost vody v dolním toku Nilu.

Podobně se do družicových měření promítlo napouštění ruské Bogučanské přehrady na řece Angaře. V obou případech jde o příklady toho, jak lidská infrastruktura mění rozložení vodních zásob v krajině.

Vyšší množství vody v nádrži však automaticky neznamená zlepšení vodní situace v celém povodí. Přehrady mění načasování průtoků, ovlivňují dostupnost vody pod hrází a mohou mít důsledky pro přírodní ekosystémy i hospodaření v navazujících oblastech. Při hodnocení vodní bezpečnosti je proto důležité sledovat nejen množství vody uložené na konkrétním místě, ale také její dostupnost a rozložení v širším území.

Podobně složité jsou i důsledky odlesňování. Změny vegetačního pokryvu ovlivňují vsakování, odtok, výpar i zadržování vody v půdě. Výsledný efekt závisí na místních podmínkách, typu půdy, klimatu a způsobu využívání krajiny. Jednotlivé regiony proto potřebují rozdílné přístupy, které zohlední jejich hydrologické poměry i potřeby obyvatel.

Přesnější údaje mohou pomoci chránit vodní zdroje dříve, než bude pozdě

Nová studie přináší důležitý podklad pro plánování vodního hospodářství, zemědělství i ochrany krajiny. Přesnější informace o dlouhodobých změnách zásob vody mohou pomoci identifikovat oblasti, v nichž se podzemní voda vyčerpává rychleji, než se dosud předpokládalo, nebo kde lidské hospodaření významně mění rozložení vodních zdrojů.

Družicová měření mohou podpořit rozhodování o zavlažování, využívání podzemních kolektorů, plánování vodních nádrží i ochraně zdrojů pro zásobování obyvatel. Zvláštní význam mají v regionech, kde chybí dostatek pozemních měření nebo kde je sledování podzemní vody obtížné.

Samotné satelitní údaje ovšem neurčí, kolik vody lze v konkrétním místě bezpečně odebrat. K tomu jsou zapotřebí také místní hydrogeologická data, informace o odběrech a znalost rychlosti obnovování zásob. Přesnější globální mapa však může upozornit na problém včas a pomoci určit, kde je třeba další měření a účinnější správa vodních zdrojů.

Autoři studie současně ukazují, že význam přesnějších měření poroste i v budoucnu. Další družicové mise umožní prodlužovat časové řady a lépe sledovat dlouhodobé změny vodních zásob. Americká mise GRACE Continuity se plánuje na rok 2028 a Evropská kosmická agentura připravuje navazující generaci gravitačních družic.