https://earthobservatory.nasa.gov/images/92432/the-water-is-wider

นักวิทยาศาสตร์ส่วนใหญ่ที่ศึกษาเรื่องแม่น้ำจะใช้การวัดปริมาณน้ำที่ไหลผ่านจุดใดจุดหนึ่งของแม่น้ำ (discharge) มีการศึกษาไม่มากนัก ถึงแม้ว่าจะมีความสำคัญอย่างยิ่ง คือพื้นที่พื้นผิวของแม่น้ำทั้งหมด โดยเฉพาะอย่างยิ่งนักวิทยาศาสตร์ที่พยายามทำความเข้าใจเรื่องคาร์บอนไดออกไซด์(carbon dioxide)เคลื่อนย้ายระหว่างแม่น้ำและบรรยากาศอย่างไร

ในการคำนวณหาพื้นที่แม่น้ำ นักวิทยาศาสตร์ต้องรู้ความยาวและความกว้างของแม่น้ำทั้งหมด จากต้นน้ำแคบๆ ถึงปากแม่น้ำที่มีความกว้างหลายกิโลเมตร ในบางพื้นที่ มันง่ายที่นักอุทกศาสตร์จะลงพื้นที่เพื่อวัดความกว้างของแม่น้ำได้อย่างถูกต้อง แต่แม่น้ำหลายสายโดยเฉพาะในเขตอาร์คติกและผืนป่าเขตร้อนอันห่างไกลนั้นยากหรือมีค่าใช้จ่ายสูง ยังมีปัญหาจากการที่ความกว้างของแม่น้ำหลายสายมีการเปลี่ยนแปลงตามฤดูกาลและสภาพอากาศ

George Allenนักภูมิศาสตร์ที่มหาวิทยาลัย Texas A&M กล่าวว่า “การใช้ข้อมูลจากดาวเทียม Landsat ทำให้เราจัดการกับประเด็นนี้ได้” การทำงานร่วมกับ Tamlin Pavelsky ที่มหาวิทยาลัย North Carolina Allen ได้พัฒนาฐานข้อมูลระดับโลกเรื่องความกว้างของแม่น้ำ (global database of river widths)ของแม่น้ำขนาดใหญ่จากภาพถ่ายดาวเทียมราวๆ 7,300 ภาพที่รวบรวมในรอบหลายปีที่ผ่านมา ในการได้มาซึ่งการวัดที่เที่ยงตรงที่สุด ภาพถ่ายดาวเทียมทุกภาพจะบันทึกเมื่อแม่น้ำมีปริมาณการไหลผ่านจุดใดจุดหนึ่งที่เป็นค่าเฉลี่ย ไม่สูงหรือต่ำเกินไป ซึ่งนักวิจัยจะรู้จากเครือข่ายสถานีวัดระดับน้ำทั่วโลกที่ติดตามการระบายน้ำของแม่น้ำสายใหญ่ทั่วโลก

แผนทีด้านบนสุด ความกว้างของเส้นแสดงความกว้างของแม่น้ำ ตามที่ระบุไว้ในแผนที่แม่น้ำ Lena โครงข่ายของแม่น้ำประกอบด้วยสาขาแม่น้ำเล็กๆ ที่เติมน้ำให้กับแม่น้ำสายหลัก ในขณะที่ เทคนิคของ Allen วัดแม่น้ำสายกว้าง(อย่างน้อยที่สุด 90 เมตร)ได้อย่างถูกต้องที่สุด เขายังได้พัฒนาแบบจำลอง(developed a model)ในการประเมินความกว้างของแม่น้ำสายเล็กๆ

มีความพยายามอยู่บ้างในการประมาณความกว้างของแม่น้ำทุกสายในโลก ความพยายามต่างๆ นั้นใช้แบบจำลองและการคาดประมาณมากกว่าการวัดจริงๆ การใช้เทคนิคภาพถ่ายดาวเทียม Landsat เพื่อประมวลว่าพื้นผิวโลกนั้นมีแม่น้ำปกคลุมอยู่เท่าไร Allen และ Pavelsky คิดออกมาด้วยจำนวนที่มหาศาลอย่างน่าประหลาดใจ : 773,000 ตารางกิโลเมตร คิดเป็นพื้นที่ใหญ่กว่ารัฐเท็กซัส ตัวเลขนี้คิดเป็นราวร้อยละ 0.5 ของพื้นผิวน้ำแข็งที่ปกคลุมโลก หรือเกือบสองเท่าของจำนวนที่มีการคำนวณในการประเมินก่อนหน้านี้ best previous estimate

แผนที่ด้านล่างแสดงพื้นผิวของแม่น้ำในลุ่มน้ำทั่วโลก แม่น้ำพรหมบุตรในอินเดียและบังคลาเทศ แม่น้ำอเมซอนในบราซิล และแม่น้ำเลน่าในรัสเซียเป็นหนึ่งในแม่น้ำที่กว้างที่สุด และเครือข่ายแม่น้ำครอบคลุมพื้นผิวที่กว้างที่สุด

Allen and Pavelsky ยังพบพื้นผิวแม่น้ำที่มากขึ้นในเขตอาร์กติกเนื่องจากแผนที่ภูมิประเทศของเขตอาร์กติกที่ใช้ในการประเมินก่อนหน้านี้ไม่ถูกต้องทั้งหมด พวกเขายังพบพื้นที่แม่น้ำมากขึ้นในพื้นที่ที่ไม่ได้รับการพัฒนาและพื้นที่แม่น้ำน้อยลงในพื้นที่ที่มีการพัฒนามากขึ้น โดยระบุว่า “นี่เป็นเพราะการผันน้ำ อย่างเช่นการสร้างเขื่อน การชลประทานและคันกั้นน้ำ จะลดปริมาณน้ำในแม่น้ำ”

คาร์บอนไดออกไซด์ มีเทนและก๊าซเรือนกระจกอื่นๆ เคลื่อนย้ายไปตามธรรมชาติจากแม่น้ำสู่บรรยากาศ โดยเฉพาะบริเวณต้นน้ำและเขตภูเขาที่มีเกาะแก่งและน้ำตก ความเข้าใจการมีส่วนในการปล่อยมีความสำคัญต่อนักวิทยาศาสตร์ที่พยายามทำความเข้าใจถึงการหมุนเวียนของคาร์บอนในบรรยากาศ ชุดข้อมูลใหม่มีการใช้โดยหลายภาคส่วน มีการนำไปใช้ในการปรับปรุงแบบจำลองน้ำท่วมและการจำแนกพื้นที่ผิวน้ำของทะเลสาบ คลองและแม่น้ำได้อย่างถูกต้อง Allen ยังคาดว่ามันจะเป็นชุดข้อมูลหลักในการแปลผลข้อมูลจากดาวเทียม Surface Water and Ocean Topography (SWOT) ที่จะมีขึ้นขององค์การนาซาอีกด้วย โดยจะเป็นการวัดการเปลี่ยนแปลงความสูงของแม่น้ำและทะเลสาบทั่วโลก

NASA Earth Observatory images by Joshua Stevens, using data from Allen, G. H., & Pavelsky, T. M. (2018). Story by Adam Voiland.