Анализ Последствий Подрыва Каховской Плотины Для PEJ
Плотина и водохранилище Каховской гидроэлектростанции играют жизненно важную роль на юге Украины с 1950-х годов. Плотина обеспечивала электроэнергией и водой сельское хозяйство и многие населенные пункты. А водохранилище поддерживало богатую экосистему региона и было объектом Всемирной сети биосферных резерватов ЮНЕСКО. Россия разрушила дамбу 6 июня 2023 года, после чего 18 кубических километров воды затопили окружающие территории.
Чтобы подготовить уникальный отчет для международных правовых органов, американская неприбыльная организация Project Expedite Justice (PEJ) обратилась к компании EOS Data Analytics (EOSDA), глобальному поставщику аналитики спутниковых изображений на основе искусственного интеллекта, с просьбой подсчитать последствия разрушения дамбы. Читайте дальше, чтобы узнать о ходе этого проекта и результатах расследования.
| Проблема | Наводнение после взрыва Каховской дамбы нарушило целые экосистемы, но оценить его точное влияние было трудно. Project Expedite Justice обратилась к EOSDA с просьбой подсчитать площадь затопления. |
| Решение | Научная команда EOSDA проанализировала NDWI-маски на оптических и радиолокационных спутниковых снимках определенного диапазона дат — с 5 июня по 28 августа 2023 года — за день до и через несколько месяцев после разрушения дамбы. |
| Результат | Площадь затопления была успешно посчитана. PEJ добавила полученные данные в отчет и подала его в Международный уголовный суд. |
Обзор: Подрыв Каховской Дамбы Привел К Затоплению Прилегающих Территорий
Каховская плотина, расположенная вблизи города Новая Каховка в Херсонской области, удерживала одно из крупнейших водохранилищ в Украине. Высотой около 30 метров, дамба простиралась на 3,2 километра в длину и удерживала 18 кубических километров воды. Она также обеспечивала оросительной водой сельскохозяйственные угодья на юге Украины, охлаждала Запорожскую атомную электростанцию, и была источником бытовой воды для тысяч украинцев.
6 июня 2023 года российские войска взорвали Каховскую плотину. Пролом в дамбе достигал примерно 85 метров в длину. Через два дня после прорыва средний уровень наводнения в Херсонской области достиг 5,61 метра.
Эта трагедия привела к затоплению многих домов, заводнению сельскохозяйственных угодий и смерти большого количества скота. Международные организации стали помогать гражданскому населению и подсчитывать убытки. Одна из них — Project Expedite Justice, некоммерческая организация, базирующаяся в США. Ее цель состоит в том, чтобы дать возможность жертвам массовых зверств и серьезных нарушений прав человека добиться правосудия с помощью всех доступных правовых механизмов. С апреля 2022 года PEJ работает над обеспечением ответственности за действия России в Украине. Организация документирует международные преступления и ущерб на всей территории Украины.
PEJ обратилась к EOSDA с просьбой оценить последствия разрушения Каховской дамбы в ходе подготовки уникального документа под названием “SUBMERGED: Исследование разрушения Каховской дамбы и его влияния на экосистемы, аграриев, других гражданских лиц и международное правосудие“. Целью EOSDA было выявление и визуализация наводнения, вызванного разрушением Каховской дамбы, на основе технологий дистанционного зондирования с использованием имеющихся оптических и радиолокационных спутниковых снимков.
В отчете проанализирован эффект от разрушения дамбы и его последствия для населения и агробизнеса, в том числе краткосрочный и долгосрочный экологический ущерб. Часть документа содержит детальное описание расследования PEJ относительно того, как произошел взрыв, а также правовую оценку действий, совершенных во время подрыва. Организация передала отчет и приложения к нему прокурору Международного уголовного суда и украинской прокуратуре для рассмотрения дела.
Отчет содержит много визуализаций. Данные EOSDA представлены в приложении и частично в основном тексте. Визуализации и расчеты используются для того, чтобы наглядно продемонстрировать процессы затопления и осушения и показать потери сельскохозяйственного сектора в этом регионе на основе расчетов аграрного аналитика PEJ. Сырые данные иногда говорят больше, чем любая аналитика.
Проблема: Влияние И Последствия Затопления Каховской Дамбы
Украинцы столкнулись со многими вызовами после того, как Каховская плотина прекратила свое существование. Вред от подрыва для окружающей среды и энергетической системы будет давать знать о себе еще несколько десятилетий. Рассмотрим эти последствия более подробно.
Немедленный и непоправимый вред от взрыва в первую очередь касается самой дамбы и имеет наиболее очевидные последствия . Опасности для здоровья, воды и санитарии связаны с наводнением и тем, что Каховское водохранилище, которое сейчас пустует, служило источником воды для многих городов к северу от дамбы. Прекращение водоснабжения серьезно навредило как гражданам, так и бизнесу, ведь усложнило их повседневную деятельность. Многие люди были вынуждены переехать в другие регионы, что привело к жилищному кризису и увеличению количества внутренне перемещенных лиц.
Прилегающие районы к югу от дамбы пострадали от значительных затоплений и внезапной гибели животных и людей, что привело к оседанию радиоактивных веществ в водоемах и почвах. Взрыв плотины также привел к утечке нефти из самой ГЭС и загрязнению ею окружающей экосистемы. Затопленные промышленные площадки, пустыри и канализационные сооружения выпустили всю свою “продукцию” в воду. Это привело к загрязнению природных ресурсов всей страны.
Многие музеи и архитектурные памятники были затоплены и разрушены. Культурное влияние будет долговременным, поскольку касается всей истории региона. Россия в очередной раз уничтожает даже малейшие проявления украинской идентичности.
Влияние на окружающую среду менее заметно и может привести к долговременным изменениям в биоразнообразии всего региона. Опасные вещества, упомянутые выше, загрязнили реку Днепр и попали в Черное море . Водные экосистемы оказались под угрозой исчезновения. Многие рыбы не пережили взрыва плотины. Водных организмов становится все меньше, поскольку водные мины и другие военные объекты все еще находятся в водохранилище.
Экосистемы на суше также были нарушены, поскольку часть воды, выпущенной с дамбы, затопила близлежащие территории, что привело к гибели или внезапному перемещению диких животных на них. Еще одной угрозой для животных и людей здесь являются наземные мины, которые расположены вблизи зоны боевых действий и не могут быть обнаружены из-за эрозии затопленной земли.
Долгосрочные последствия для сельского хозяйства повлияют не только на Украину. Украину часто называют “житницей Европы”, а угроза исчезновения ее сельскохозяйственных угодий создает значительные риски для всех, кто зависит от ее урожая. Затопленные земли больше не пригодны для обработки, и на их восстановление понадобится много времени. Участки, оказавшиеся под водой, сейчас недоступны. А те земли, что остались невредимыми, теперь нет возможности орошать. С 1950-х годов Каховская плотина превратила исторически жаркие степи — пустынные места с дикой природой, привыкшие к засушливой погоде и сильным ветрам — в сельскохозяйственные угодья . Сейчас эта система больше не работает.
Влияние на энергетическую систему еще труднее подсчитать, поскольку плотина обеспечивала электроэнергией 20 000 домохозяйств и делала возможной работу Запорожской атомной электростанции и Херсонской гидроэлектростанции, на которые приходится еще 140 000 или более пользователей. Гидротехническое сооружение на реке Фам обеспечивало годовое производство электроэнергии в объеме 1,4 млрд кВт-ч . Без такого значительного источника электроэнергии стабильность украинской энергетической системы сейчас находится под серьезной угрозой разрушения.
Последствия разрушения Каховской дамбы слишком велики, чтобы увидеть их с земли, поэтому нужен спутниковый мониторинг. Компанию EOS Data Analytics попросили сделать вклад в проект и рассчитать площадь затопления для PEJ. На основе данных, предоставленных EOSDA, эксперты дали приблизительный прогноз экологической ситуации на территории, затопленной вследствие разрушения дамбы, на ближайшие пять лет. Отчет также был создан для оценки ущерба, нанесенного сельскохозяйственному сектору.
Нашей целью было задокументировать, оценить и показать непосредственный ущерб от подрыва дамбы, представить достаточно доказательств, чтобы продемонстрировать, что атака была преднамеренной, и поделиться мнениями экспертов, чтобы осветить различные последствия для окружающей среды и гражданского населения. Когда экологические катастрофы случаются из-за преднамеренных атак одной из сторон военного конфликта и наносят широкомасштабный, долговременный и серьезный ущерб окружающей среде, необходимо оценить пропорциональность ущерба ожидаемому военному преимуществу. Если этот вред является чрезмерным, то нападение следует квалифицировать и оценивать как военное преступление.
Решение: NDWI-Маски Для Оптических И Радиолокационных Спутниковых Снимков
В этом проекте на заказ научной команде EOSDA нужно было визуализировать различные стадии затопления вокруг русла Днепра, части его притока и реки Ингулец. Они использовали изображения из открытых источников для конкретного диапазона дат — с 5 июня по 28 августа 2023 года. Затем команда проанализировала фотографии и рассчитала пространственную (геометрическую) площадь затопления зоны ниже Каховской дамбы на разных стадиях движения воды.
Команда использовала естественные цветные снимки со спутника Sentinel-2. Оптические снимки, сделанные в безоблачные дни в указанный период, нуждались в незначительной корректировке в части атмосферной коррекции. Этот процесс предусматривает преобразование исходных спутниковых данных для уменьшения атмосферного шума и повышения четкости, что облегчает интерпретацию изображений.
Для дат с высоким уровнем облачности были использованы изображения радиолокационного спутника с синтезированной апертурой (SAR) Sentinel-1. Команда использовала функцию Speckle, чтобы убрать электромагнитный шум, рассеянный различными поверхностями, и сделать объекты более четкими. Когда все шумы были уменьшены, команда получила четкий набор изображений для расчета площади затопления.
Затем научная команда наложила на изображение “маску”. Для обнаружения поверхности водоема был выбран индекс NDWI (нормализованный индекс разницы вод). Этот индекс позволяет быстрее отличать водоемы от других поверхностей. Почва и растительность не видны за этой маской, что делает ее идеальным решением для определения наводнений, засух и других изменений воды. Команда использовала инструментарий QGIS для расчета площадей затопления. Каждое новое изображение с маской NDWI сравнивалось с изображением за день до взрыва, чтобы увидеть разницу. Все водоемы, которые не пострадали от наводнения, были исключены из анализа, поэтому были проанализированы только реки Днепр и Ингулец.
Этот проект не был очень сложным для команды, поскольку она уже проводила подобный анализ в Северном Казахстане, где стояла задача спрогнозировать весеннее наводнение. Однако он все же несколько отличался в плане постоянной облачности.
Во время таких периодов облачности нам нужно найти изображение с полным покрытием, чтобы завершить расчеты. Обнаружение такого снимка среди SAR-изображений потребовало использования дополнительной методологии. Водные маски на оптических и радиолокационных снимках отличаются, поэтому их настройка стала интересным вызовом для нас.
Также было достаточно сложно найти снимки с высоким разрешением, которые нам были нужны, чтобы более детально рассмотреть отдельные участки. Речь шла в частности о наиболее затопленных участках возле дамбы. Задача усложнялась еще и из-за облачности, поэтому мы должны были отобрать качественные снимки и дополнительно обработать их.
Результат: Площадь Затопления Подсчитана
Проект был завершен за четыре-шесть недель, три-четыре из которых ушли на техническую часть — обработку сырых снимков и расчеты. Затем потребовались коррекции и создание отчета в соответствии с требованиями клиента. Таким образом, весь процесс занял менее двух месяцев.
Это был познавательный процесс для нас. После консультаций с командой EOSDA мы уточнили наши требования и разработали техническое задание. Работая совместно и системно, мы смогли создать отчет, который идеально соответствует нашим потребностям и готов к представлению читателю.
Для демонстрации результатов на изображение нанесли три маски. Их разместили в нескольких местах, чтобы влияние можно было увидеть под разными углами. Первая маска охватывает русло Днепра от плотины Каховской ГЭС до Черного моря. Эта часть расположена в самой западной точке зоны изучения по направлению к морю. Вторая маска охватывает часть русла реки Ингулец, которая является притоком Днепра в пределах зоны интереса. Третья маска охватывает русло Днепра от Запорожья до начала Каховской дамбы.
На изображении ниже показана изучаемая нами зона с 5 июня по 28 августа 2023 года. Синяя маска NDWI на спутниковых снимках показывает движение воды. Видна затопленная территория ниже дамбы, а также снижение уровня воды в Каховском водохранилище.
Для нас это не просто еще один проект, ведь речь идет о местах, которые некоторые участники нашей команды посещали до взрыва, или по крайней мере знали о них. Это чувствительная и эмоциональная история, и теперь мы видим масштабы катастрофы собственными глазами. На некоторых снимках даже видно, как затопило дома и целые улицы, из воды выглядывают только крыши строений, а ведь еще загублены поля, приусадебные участки…
Ниже вы можете увидеть анимацию, отображающую площадь затопления 5 и 9 июня. Анимация показывает площадь водной маски, наложенной на снимки, и разницу в площади затопления. Пространственный анализ позволил рассчитать географические границы зоны поражения. Можно наблюдать, что территория действительно была затоплена и как именно.
Дальнейшее Развитие Проекта
В отчете рассматриваются различные эффекты от разрушения дамбы, включая доказательные выводы о потенциальных военных преступлениях и существенных убытках, непропорциональных неочевидным военным целям. Документ также содержит анализ последствий для экономики и сельскохозяйственных ресурсов региона и их влияние на окружающую среду — водные ресурсы, биоразнообразие и здоровье почв, а также вред для людей (их гибель, риски для их здоровья, перемещение населения).
Project Expedite Justice уже поделилась своим отчетом на климатическом саммите COP28 в ОАЭ и на Ассамблее Международного уголовного суда в Нью-Йорке в 2023 году. PEJ также представила его на нескольких мероприятиях в 2024 году. Команда хочет продвигать его на экологических конференциях по всему миру, чтобы как можно более широкая аудитория могла узнать о деле о разрушении Каховской дамбы из первых уст. 6 июня 2023 года мир увидел жестокость российской силы, но возникло много сомнений относительно того, кто взорвал дамбу, и были ли появившиеся видео настоящими. Сегодня компании, занимающиеся анализом спутниковых снимков, могут оценить исходные данные и продемонстрировать факты. После их выводов не остается места для возражений, и международная аудитория может видеть последствия этой войны собственными глазами.
Если Международный уголовный суд вынесет решение по делу и даст обратную связь, что ему нужно больше данных, PEJ готова продолжить сотрудничество с EOS Data Analytics. Еще не определено, будет ли в этом необходимость, но обе стороны готовы продолжать участвовать в этом процессе.
Использованный подход к анализу водных объектов не является новым. Научная команда EOSDA впервые применила подобную модель для выявления наводнений на севере Казахстана. В рамках проекта для PEJ модель была откорректирована и улучшена. Теперь ее можно использовать и для расчета зон затопления или изменения ландшафта и рельефа, а также исчезновения воды в близлежащих реках, прудах и озерах. Все эти экосистемные нарушения могут влиять на сельское хозяйство и близлежащие фермы, поэтому есть потенциал развития модели в этом направлении аналитики.
Дальнейшее увеличение и масштабирование подобных проектов не имеет технологических препятствий.
Об авторе:
Ксения Кунах имеет более 6 лет опыта написания текстов, работая в различных сферах, включая бизнес, образование и медиа-тексты. Предыдущий опыт Ксении как менеджера по развитию в украинской эко-НПО и менеджера по подбору персонала в ІТ-компании делает ее идеальным сочетанием человека, который увлекается эко-технологическими инновациями и умеет легко о них рассказывать.
Последние cтатьи
Ложная Мучнистая Роса: Определение И Борьба С Болезнью
Ложная мучнистая роса - болезнь, требующая ранней диагностики и быстрого принятия мер. Профилактика проведенная вовремя, поможет сохранить культуру и благоприятно скажется на показателях урожая.
Дифференцированное Внесение Удобрений: Использование и Преимущества
Технология внесения удобрений с переменной нормой — лучшее решение для полей и фермеров. Узнайте больше о точном земледелии и особенностях дифференцированного внесения удобрений.
Фузариоз: Как Предотвратить И Победить Патоген
Споры фузариоза могут сохраняться в почве и заражать основные культуры, что делает его одним из самых стойких патогенов в сельском хозяйстве. Узнайте, как защитить свои посевы от этого возбудителя.