Ученые О Роли Спутников В Восстановлении Природы
Спутниковый мониторинг играет все большую роль в усилиях, направленных на прогнозирование природных катастроф и восстановление после них. Некоторое время назад мы уже освещали этот вопрос в контексте рыночных перспектив и возможностей, открывающихся в связи с развитием спутниковых технологий.
Сегодня мы продолжаем говорить о роли дистанционного зондирования в реагировании на природные катаклизмы, но уже с нашими учеными. Алексей Кривобок, эксперт по научным решениям, рассказал о том, как уже сейчас эти технологии применяются, а Екатерина Сергеева, научный сотрудник, очертила особенности устойчивого восстановления после катастроф.
Преимущества Спутникового Мониторинга В Оценке Последствий Природных Катастроф
С научной точки зрения у спутникового мониторинга есть два важных преимущества, которые делают возможным своевременную и качественную реакцию на природные катастрофы.
Первое преимущество — это оперативность спутниковых данных. Критически важно, чтобы данные поступали вовремя, чтобы успеть на них отреагировать, минимизировать негативные последствия катастроф, или хотя бы предупредить о них соответствующие организации и общины. Также важно, чтобы наблюдение территорий, которые могут подвергнуться природным катастрофам, велось регулярно.
Второй фактор — оценка ущерба. Часто к территориям, которые подверглись воздействию природных катастроф и поэтому обычно занимают немалую площадь, доступ затруднен, а ресурсов для наземной оценки не хватает. Здесь пригодится спутниковый мониторинг.
Хотя инструментарий может отличаться для разных типов катастроф, в конце концов все сводится к визуальной оценке ущерба и процессов, которые происходят во время и после катаклизмов.
От Чего Зависит Качество Спутниковой Аналитики
Самое большое ограничение — это качество полученных данных.
Сейчас на орбите Земли функционируют уже сотни коммерческих и государственных спутников для дистанционного зондирования планеты. Из них некоторые способны предоставлять данные разрешением от 30 сантиметров, другие специализируются на измерении определенных параметров, например, количества осадков. Наконец, существуют, геостационарные спутники, способные предоставлять снимки определенной территории каждые пять минут.
Конечно, это влияет на цену таких данных. Например, в EOSDA LandViewer, комплексной геопространственной платформе, разработанной для доступа к спутниковым снимкам и геопространственным данным, цена изображений высокого разрешения может достигать $30 за квадратный километр.
То есть ограничение качества касается не столько технологий, сколько доступных бюджетов. Не каждая организация и даже страна может позволить себе тратить немалые средства на достаточно регулярные снимки высокого разрешения (или запуск собственных спутников). Таким образом, вероятность погрешности обратно пропорциональна бюджету на отслеживание природных катастроф.
Однако даже в компромиссных вариантах спутниковый мониторинг финансово представляется более выгодным, чем выезд специалистов с оборудованием на места катастроф.
Особенности Применения Дистанционного Зондирования В Различных Видах Катастроф
Здесь все зависит от задач, которые стоят перед командами ученых и экспертов.
Например, как оценить ущерб от затопления Валенсии в 2024 году? Первым шагом всегда является визуальная оценка собранных снимков.
Но в оценке разрушений инфраструктуры также пригодятся спектральные снимки SAR-спутников. SAR — радиолокатор с синтезированной апертурой — использует микроволновые сигналы для создания детальных изображений земной поверхности, что позволяет ему проникать сквозь облака, дождь и даже некоторую растительность. Это делает его особенно полезным для выявления таких длительных изменений, как оползни и постепенное оседание фундаментов тех домов, которые на первый взгляд кажутся неповрежденными.
Если же говорить о прогнозировании последствий, то дистанционное зондирование становится основным инструментом в предсказании ближайшего поведения метеорологических катаклизмов — наводнений, торнадо, ураганов и тайфунов. Чаще всего они все приходят со стороны морей и океанов, то есть территорий, где кроме спутников других средств отслеживания катастроф нет. Так со спутниковым мониторингом мы получаем возможность быть предупрежденными о подобных катаклизмах за несколько дней до их появления и соответственно подготовиться.
Однако с предсказанием землетрясений все пока сложнее. Здесь на сегодня значительно эффективнее наземные датчики, которые отслеживают толчки в земной коре. Но наша ученая Екатерина Сергеева с коллегами уже исследовала использование спутниковых снимков и для определения приближения землетрясений .
Наша гипотеза заключалась в том, что землетрясениям предшествует возникновение трещин, через которые на поверхность выходят высокотемпературные газы и пар. Поэтому мы анализировали тепловые карты, созданные на базе спутниковых снимков, чтобы определить участки с наибольшей плотностью границ температур. Они совпадали с эпицентрами землетрясений, которые происходили вскоре после осуществления этих снимков.
Сложности В Применении Спутниковых Данных Для Оценки Катастроф
Выше уже упоминалось о возможной нехватке данных или их качества в оценке последствий катастроф. Это ставит перед экспертами задачу оценить вероятность ошибки или погрешности в своих выводах.
Однако все зависит от конкретной ситуации, ведь когда мы говорим об оценке последствий, то катастрофой можно считать и изменение климата, и войну. И если изменение климата влияет на территорию неизбирательно, то многофакторные последствия боевых действий оценить сложнее.
Далее, в обработке спутниковых данных все чаще применяется машинное обучение и нейронные модели. Если задача спутниковой аналитики является довольно рутинной — например, различение границ полей или определение выращиваемых культур на больших территориях, — то можно попробовать ее автоматизировать.
Однако такие модели требуют данных для тренировки. Примерно с восьмидесятых годов прошлого века началось накопление спутниковых данных метеорологического направления — об облачном покрове, температуре поверхности и тому подобное. Они используются для новейших моделей прогнозирования погоды. С 2000-х годов собираются более расширенные данные об изменениях вегетационных индексов, то есть как меняются леса, где происходит опустынивание и тому подобное. В частности их собирают научно-исследовательские спутники NASA под названием Aqua и Terra. Подобные данные используются в решениях для аграриев.
Спутниковых данных о приближении или последствиях катастроф еще слишком мало или они слишком разрозненные, чтобы учить на них нейронные модели. Вероятно, нормализация таких данных и достижение приемлемого уровня качества моделей, обученных на них, будет целью ближайших десятилетий для экспертов в области spacetech.
Тем не менее, развитие технологий неизбежно будет приводить к тому, что мы будем все быстрее отслеживать природные катастрофы, все раньше о них предупреждать, и все точнее и быстрее оценивать их последствия.
Роль Спутникового Мониторинга В Устойчивом Восстановлении
Устойчивое восстановление имеет целью вернуть к функционированию те природные экосистемы, которые присутствовали на заданной территории до начала человеческой деятельности. То есть это восстановление природы после вмешательства в нее человека для обеспечения биоразнообразия растительности, животного мира, и насекомых.
Спутниковый мониторинг, а точнее исторические данные, которые накапливаются благодаря ему, помогают понять, в каком состоянии находилась природа до вмешательства человека или до катастрофы, а также отслеживать прогресс в ее оздоровлении.
Таким образом, устойчивое восстановление существенно отличается от обычного восстановления, когда мы считаем убытки, и потом только восстанавливаем поврежденную инфраструктуру, пусть и, возможно, более эффективным способом, чем когда строили ее с нуля. Только когда уникальная экосистема восстановлена полностью, можно говорить, что устойчивое восстановление произошло успешно. И здесь также один из способов подтвердить такой результат — это сопоставление спутниковых данных.
Однако устойчивое восстановление имеет не только экологическую, но и социальную и экономическую компоненты, которые должны быть между собой согласованы. Необходимо не только направить определенный бюджет на устойчивое восстановление, но и убедиться, что восстановление исходных экосистем положительно повлияет на условия жизни местных общин и будет согласовано с их хозяйственной деятельностью в регионе.
Особенности Устойчивого Восстановления После Катастроф
Устойчивое восстановление целевой территории требует не только системного подхода, но и непрерывного наблюдения, ведь оно предусматривает восстановление экосистем в более широком контексте, чем преодоление последствий определенной катастрофы.
Безотносительно того, когда было принято решение об устойчивом восстановлении — до определенной катастрофы или после — важно отслеживать вероятность будущих катастроф и соответственно к ним готовиться и при необходимости менять свои планы.
В масштабах региона или страны такая системная работа может быть возможна только при соответствующем законодательстве. Именно поэтому в Европейском Союзе сейчас активно идет подготовка к внедрению Landmark Restoration Law, закона, который будет предусматривать восстановление 100% экосистем в приобщенных странах до 2050 года.
Инструменты Спутникового Мониторинга После Катастроф
Использование спутниковых снимков для сбора исторических данных или отслеживания прогресса в восстановлении — это самый простой пример пользы космических технологий. Однако спутниковая аналитика может предложить еще больше.
Так, например, инструмент EOSDA Crop Monitoring может быть полезным не только аграриям, которые беспокоятся о своих урожаях, но и в устойчивом восстановлении почв, их плодородия, и отслеживании здоровья вегетации.
Решения EOSDA, такие как классификация культур и или прогнозирование улавливания углерода, также разработаны с учетом необходимости устойчивого земледелия и восстановления природы.
EOSDA для лесного хозяйства идут еще дальше и может помогать с определением состояния лесов, отслеживанием усилий по восстановлению леса, и оценкой последствий пожаров.
В целом можно утверждать, что спутниковый мониторинг уже предоставляет немало инструментов для устойчивого восстановления природы, и на уровне отдельных организаций они уже активно внедряются и приносят пользу. Но дальше дело за государствами, которые должны внедрить системное и широкомасштабное использование таких технологий.
В то же время сами по себе инструменты спутникового наблюдения не меняют ничего. В контексте устойчивого восстановления и преодоления последствий катастроф необходимы сложные и комплексные решения, где важна слаженная работа всех вовлеченных участников процесса — от ученых и отраслевых экспертов до волонтеров, бизнеса и государственного сектора. От эффективности такого сотрудничества зависит все, в том числе и полезность привлеченных технологий.
Устойчивое Восстановление: Прошлое, Настоящее, Будущее
Любая катастрофа, будь она вызвана природой или человеческим фактором, приносит не только разрушения и потери, но и возможность пересмотреть, каким образом сообщества должны заботиться о местных экосистемах.
Так, после того, как большое наводнение 1953 года в Нидерландах унесло тысячи жизней и затопило значительную часть страны, голландцы построили масштабную систему дамб и теперь считаются мировым лидером в устойчивом управлении водными ресурсами .
Когда в 2010 году в Исландии произошло извержение вулкана Эйяфьятлайокютль, местные земледельцы использовали вулканический пепел, чтобы повысить плодородие почв, и теперь эти территории являются самыми продуктивными в стране .
В ответ на ужасные лесные пожары 2019-2020 годов Австралия внедрила программы облесения и устойчивого управления лесными экосистемами, чтобы создать условия для постепенного восстановления биоразнообразия .
Устойчивое восстановление требует немалых инвестиций в долгосрочное планирование, привлечение местных общин и научные подходы. Еще немало надо сделать, чтобы сама идея такого восстановления стала общепризнанной и безальтернативной для всего человечества.
Однако речь идет не только о здоровье экосистем или нашем сосуществовании с природой. Двадцатый век показал нам последствия веры в то, что природные ресурсы являются безграничными. Теперь пришло время усвоить этот урок и строить будущее, в котором забота о природе станет непременной частью заботы о нас самих.
Об авторе:
Максим Сущук работает над реализацией визии EOSDA – сделать космические технологии двигателем устойчивого развития на Земле. Имеет более 15 лет опыта в журналистике и создании контента для известных украинских стартапов, благотворительных фондов и ESG-бизнесов. Являясь руководителем и соучредителем PR Army, Максим привлекает внимание к человеческим и социальным потерям от агрессии против Украины.
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.