Hydrological models are essential tools in water resources assessment and management. Advanced computational algorithms can simulate the relevant physical processes and form the feedback mechanism across a wide range of spatial and temporal scales. However, a bottleneck of these models is the lack of environmental observations to calibrate model parameters and to assess the robustness of model predictions. WATERLINE project employs multi-source information from remote sensing, historical data, in-situ data from meteorological networks as well as crowdsourced measurements to improve hydrological models and their predictions. The relevant physical processes and heterogeneity of hydrological catchments need to be integrated in hydrological models as a basis for reliable model predictions. A major challenge in this endeavour is identifying the observation data with the highest information content to constrain model parameters. Unfortunately, neither in-situ networks nor remote sensing alone can provide sufficient information to capture the high spatial and temporal variability of hydrological processes. Recently, downscaling frameworks have been developed, building robust models between coarse scale products and high-resolution covariates using in-situ measurements. The lack of in-situ measurements to train such models can be overcome by the growing availability of crowdsourced observations. WATERLINE will improve the efficiency and robustness of hydrological models through strategic integration of variables covering different spatial and temporal scales. Furthermore, the computational performances to provide near real-time and short-term predictions of various hydrological states with unprecedented spatial detail will be optimized. Improved representation of soil moisture, groundwater levels and recharge, stream discharge, and evapotranspiration can significantly advance the sustainable management of water resources for a wide range of stakeholders. In addition, user groups, such as farmers and the agricultural sector, water authorities, fire brigade services, entrepreneurs in tourism, and school pupils are actively involved in the development of the web-based interfaces to ensure the usability and adoption of the outcomes by relevant user communities.

WATERLINE project’s goals are:

a) the promotion of sustainable agriculture

b) drought monitoring

c) the accurate prediction and anticipation of extreme natural disasters

d) the improvement of weather forecasts

e) the promotion of scientific research related to environment, water resources, and impacts of climate change

g) stakeholder engagement

In this training course, within the framework of WATERLINE project, collaborating academics and researchers from across the Europe, will present techniques for manipulating remote sensing and ground observations’ data, in order to utilize them into hydrological models. In addition, they will present the various applications of hydrological models and remote sensing data for the preservation of water storages and ecosystems, the promotion of sustainable agriculture, and for the early forecasting of potential floods and other extreme phenomena that could have a devastating impact on rural and urban regions, thus protecting human lives and properties.

Τα υδρολογικά μοντέλα είναι απαραίτητα εργαλεία για την αξιολόγηση και διαχείριση των υδάτινων πόρων. Προηγμένοι υπολογιστικοί αλγόριθμοι μπορούν να προσομοιώσουν τις σχετικές φυσικές διαδικασίες και να αναπαραστήσουν τον μηχανισμό ανάδρασης σε ένα ευρύ φάσμα χωρικών και χρονικών κλιμάκων. Ωστόσο, ένα μειονέκτημα αυτών των μοντέλων είναι η έλλειψη περιβαλλοντικών παρατηρήσεων για τη βαθμονόμηση των παραμέτρων του μοντέλου και την αξιολόγηση της ικανότητας επιτυχών προβλέψεων αυτού. Το έργο WATERLINE χρησιμοποιεί πληροφορίες από πολλές πηγές (τηλεπισκόπηση, ιστορικά δεδομένα, επιτόπου δεδομένα από μετεωρολογικά δίκτυα) καθώς και μετρήσεις από τρίτους για τη βελτίωση των υδρολογικών μοντέλων και των προβλέψεών τους. Οι σχετικές φυσικές διεργασίες και η ετερογένεια των υδρολογικών λεκανών απορροής πρέπει να ενσωματωθούν στα υδρολογικά μοντέλα για να παράσχουν αξιόπιστες προβλέψεις. Μια σημαντική πρόκληση σε αυτό το εγχείρημα είναι ο εντοπισμός των δεδομένων παρατήρησης με την καλύτερη δυνατή πληροφορία, για τον περιορισμό των παραμέτρων του μοντέλου. Δυστυχώς, ούτε τα επίγεια δίκτυα, ούτε τα δεδομένα τηλεπισκόπησης από μόνα τους μπορούν να παρέχουν επαρκείς πληροφορίες για την καταγραφή της υψηλής χωρικής και χρονικής μεταβλητότητας των υδρολογικών διεργασιών. Πρόσφατα, αναπτύχθηκαν τεχνικές υποκλιμάκωσης δεδομένων, δημιουργώντας αξιόπιστα μοντέλα που χρησιμοποιούν τόσο δεδομένα μεγάλης χωρικής κλίμακας όσο και δεδομένα συνδιακύμανσης υψηλής ανάλυσης από επίγειες μετρήσεις. Η έλλειψη των επίγειων μετρήσεων για την εκπαίδευση τέτοιων μοντέλων μπορεί να ξεπεραστεί με την ενσωμάτωση των όλο και περισσότερων παρατηρήσεων από τρίτους. Ο σκοπός του έργου WATERLINE είναι να βελτιώσει την αποτελεσματικότητα και την αξιοπιστία των υδρολογικών μοντέλων, μέσω της στρατηγικής ενσωμάτωσης μεταβλητών που καλύπτουν διαφορετικές χωρικές και χρονικές κλίμακες και η βελτιστοποίηση των υπολογιστικών επιδόσεων για την παροχή είτε άμεσων,είτε βραχυπρόθεσμων προβλέψεωντων διαφόρων υδρολογικών καταστάσεων, υψηλής χωρικής ανάλυσης. Η βελτιωμένη αναπαράσταση της υγρασίας του εδάφους, των επιπέδων και της αναπλήρωσης των υπόγειων υδάτων, της απορροής και της εξατμισοδιαπνοής μπορεί να προωθήσει σημαντικά τη βιώσιμη διαχείριση των υδάτινων πόρων για ένα ευρύ φάσμα ενδιαφερομένων. Επιπλέον, ομάδες χρηστών, όπως οι αγρότες, οι υπηρεσίες ύδρευσης, οι πυροσβεστικές υπηρεσίες, οι επιχειρηματίες του τουριστικού κλάδου και οι μαθητές σχολείων συμμετέχουν ενεργά στην ανάπτυξη των διαδικτυακών διεπαφών για να διασφαλιστεί η χρηστικότητα και η υιοθέτηση των παραγόμενων αποτελεσμάτων από τις διάφορες κοινότητες χρηστών.

Οι στόχοι του έργου WATERLINE είναι:

α) η προώθηση της βιώσιμης γεωργίας

β) η παρακολούθηση της ξηρασίας

γ) η ακριβήςπρόγνωση και η πρόβλεψη ακραίων φυσικών καταστροφών

δ) η βελτίωση των μετεωρολογικών προγνώσεων

ε) η προώθηση της επιστημονικής έρευνας που σχετίζεται με το περιβάλλον, τους υδάτινους πόρους και τις επιπτώσεις της κλιματικής αλλαγής

ζ) η καλύτερη εμπλοκή και συνεργασία όλων των ενδιαφερομένων

Σε αυτό το εκπαιδευτικό σεμινάριο, που γίνεται στο πλαίσιο του έργου WATERLINE, συνεργαζόμενοι ακαδημαϊκοί και ερευνητές από όλη την Ευρώπη, θα παρουσιάσουν τεχνικές επεξεργασίας δεδομένων τηλεπισκόπησης και επίγειων παρατηρήσεων, προκειμένου να αξιοποιηθούν σε υδρολογικά μοντέλα. Επιπλέον, θα παρουσιάσουν τις ποικίλες εφαρμογές των υδρολογικών μοντέλων και των δεδομένων τηλεπισκόπησης για τη διατήρηση των αποθηκών νερού και των οικοσυστημάτων, την προώθηση της βιώσιμης γεωργίας και για την έγκαιρη πρόβλεψη πιθανών πλημμυρών και άλλων ακραίων φαινομένων που θα μπορούσαν να έχουν καταστροφικές επιπτώσεις σε αγροτικές και αστικές περιοχές, προστατεύοντας έτσι τόσο τις ζωές των ανθρώπων όσο και τις περιουσίες τους.