Науковці Про Роль Супутників У Відновленні Природи

Переваги Супутникового Моніторингу В Оцінці Наслідків Природних Катастроф

З наукової точки зору у супутникового моніторингу є дві важливі переваги, які уможливлюють вчасну та якісну реакцію на природні катастрофи.

Перша перевага – це оперативність супутникових даних. Критично важливо, щоб дані надходили вчасно, аби встигнути на них відреагувати, мінімізувати негативні наслідки катастроф, чи хоча би попередити про них відповідні організації та громади. Водночас важливо, щоби спостереження територій, які можуть піддатися природним катастрофам, велося регулярно.

Другий фактор – оцінка шкоди. Часто до територій, які піддалися впливу природних катастроф і тому зазвичай займають чималу площу, доступ є ускладненим, а ресурсів для наземної оцінки бракує. Тут стає в пригоді супутниковий моніторинг.

Хоча інструментарій може відрізнятися для різних типів катастроф, врешті все зводиться до візуальної оцінки шкоди й процесів, які відбуваються під час та після катаклізмів.

Від Чого Залежить Якість Супутникової Аналітики

Найбільше обмеження – це якість отриманих даних.

Зараз на орбіті Землі функціонують уже сотні комерційних й державних супутників для дистанційного зондування планети. З них деякі здатні надавати дані роздільною здатністю від 30 сантиметрів, інші спеціалізуються на вимірюванні певних параметрів, наприклад, кількості опадів. Нарешті, існують, геостаціонарні супутники, що здатні надавати знімки певної території кожні п’ять хвилин.

Звісно, це впливає на ціну таких даних. Наприклад, у EOSDA LandViewer, комплексній геопросторовій платформі, розробленій для доступу до супутникових знімків та геопросторових даних, ціна зображень високої роздільної здатності може сягати $30 за квадратний кілометр.

Тобто обмеження якості стосується не стільки технологій, скільки доступних бюджетів. Не кожна організація і навіть країна може дозволити собі витрачати чималі кошти на достатньо регулярні знімки високої роздільної здатності (або запуск власних супутників). Таким чином, ймовірність похибки обернено пропорційна бюджету на відстеження природних катастроф.

Проте навіть у компромісних варіантах супутниковий моніторинг фінансово видається вигіднішим, ніж виїзд спеціалістів із обладнанням на місця катастроф.

Особливості Застосування Дистанційного Зондування У Різних Видах Катастроф

Тут усе залежить від задач, які стоять перед командами науковців та експертів.

Наприклад, як оцінити збитки від затоплення Валенсії у 2024 році? Першим кроком завжди є візуальна оцінка зібраних знімків.

Але в оцінці руйнацій інфраструктури також стануть у пригоді спектральні знімки SAR-супутників. SAR – радіолокатор із синтезованою апертурою — використовує мікрохвильові сигнали для створення детальних зображень земної поверхні, що дозволяє йому проникати крізь хмари, дощ і навіть деяку рослинність. Це робить його особливо корисним для виявлення таких тривалі зміни, як зсув ґрунтів та поступове осідання фундаментів тих будинків, що на перший погляд здаються неушкодженими.

Якщо ж говорити про передбачення наслідків, то дистанційне зондування стає основним інструментом у передбаченні найближчої поведінки метеорологічних катаклізмів – повеней, торнадо, ураганів та тайфунів. Найчастіше вони всі приходять зі сторони морів та океанів, тобто територій, де інших засобів відстеження катастрофи, ніж супутники, просто немає. Так із супутниковим моніторингом ми отримуємо змогу бути попередженими про подібні катаклізми за кілька днів до їхньої появи й відповідно підготуватися.

Проте з передбаченням землетрусів усе поки що складніше. Тут на сьогодні значно ефективнішими є наземні датчики, які відстежують поштовхи в земній корі. Але науковиця Катерина Сергеєва із колегами вже досліджувала використання супутникових знімків і для визначення наближення землетрусів ^{Serhii Nikulin, Kateryna Sergieieva, Olga Korobko and Vita Kashtan (August 18, 2024). Using the Contrast Boundary Concentration of LST for the Earthquake Approach Assessment in Turkey, 6–8 February 2023. Earth 2024, 5(3), 388-403. https://doi.org/10.3390/earth5030022}.

Наша гіпотеза полягала в тому, що землетрусам передує виникнення тріщин, через які на поверхню виходять високотемпературні гази та пара. Тому ми аналізували теплові карти, створені на базі супутникових знімків, аби визначити ділянки з найбільшою щільністю границь температур. Вони збігалися з епіцентрами землетрусів, що відбувалися невдовзі після здійснення цих знімків.

Катерина Сергеєва

Наукова співробітниця EOSDA

Складнощі В Застосуванні Супутникових Даних Для Оцінки Катастроф

Вище вже згадувалося про можливу нестачу даних чи їх якості в оцінці наслідків катастроф. Це ставить перед експертами задачу оцінити ймовірність помилки чи похибки у своїх висновках.

Проте все залежить від конкретної ситуації, адже коли ми говоримо про оцінку наслідків, то катастрофою можна вважати й зміну клімату, й війну. І якщо зміна клімату впливає на територію невибірково, то багатофакторні наслідки бойових дій оцінити складніше.

Далі, в обробці супутникових даних усе частіше застосовується машинне навчання й нейронні моделі. Якщо задача супутникової аналітики є доволі рутинною – наприклад, розрізнення меж полів чи визначення вирощуваних культур на великих територіях, – то можна спробувати її автоматизувати.

Проте такі моделі потребують даних для тренування. Приблизно з вісімдесятих років минулого століття розпочалося накопичення супутникових даних метеорологічного спрямування – про хмарний покрив, температуру поверхні, тощо. Вони використовуються для новітніх моделей прогнозування погоди. З 2000-х років збираються більш розширені дані про зміни вегетаційних індексів, тобто як змінюються ліси, де відбувається опустелювання тощо. Зокрема їх збирають науково-дослідні супутники NASA під назвою Aqua та Terra. Подібні дані використовуються в рішеннях для аграріїв.

Супутникових даних про наближення чи наслідки катастроф ще надто мало або вони надто розрізнені, щоб вчити на них нейронні моделі. Імовірно, нормалізація таких даних та досягнення прийнятного рівня якості моделей, навчених на них, буде ціллю найближчих десятиліть для експертів у області spacetech.

Олексій Кривобок

Експерт з наукових рішень в EOSDA

Менше з тим, розвиток технологій неминуче призводитиме до того, що ми будемо все швидше відстежувати природні катастрофи, дедалі раніше про них попереджати, і дедалі точніше й швидше оцінювати їхні наслідки.

Роль Супутникового Моніторингу У Сталому Відновленні

Стале відновлення має на меті повернути до функціонування ті природні екосистеми, які були присутні на заданій території до початку людської діяльності. Тобто це відновлення природи після втручання в неї людини для забезпечення біорізноманіття рослинності, тваринного світу, та комах.

Супутниковий моніторинг, а точніше історичні дані, які накопичуються завдяки йому, допомагають зрозуміти, в якому стані перебувала природа до втручання людини чи до катастрофи, а також відстежувати прогрес у її оздоровленні.

Таким чином, стале відновлення суттєво відрізняється від звичайного відновлення, коли ми рахуємо збитки, і потім лише відновлюємо пошкоджену інфраструктуру, хай і, можливо, в ефективніший спосіб, ніж коли будували її з нуля. Лише коли унікальна екосистема відновлена повністю, можна говорити, що стале відновлення відбулося успішно. І тут також один зі способів підтвердити такий результат – це зіставлення супутникових даних.

Проте стале відновлення має не лише екологічну, але й соціальну та економічну компоненти, які мають бути між собою узгоджені. Необхідно не лише спрямувати певний бюджет на стале відновлення, але й переконатися, що відновлення колишніх екосистем позитивно вплине на умови життя місцевих громад і буде узгоджене з їхньою господарською діяльністю в регіоні.

Особливості Сталого Відновлення Після Катастроф

Стале відновлення цільової території потребує не лише системного підходу, але й безперервного спостереження, адже передбачає відновлення екосистем в ширшому контексті, аніж подолання наслідків певної катастрофи.

Безвідносного того, коли було прийняте рішення щодо сталого відновлення – до певної катастрофи чи після – важливо відстежувати ймовірність майбутніх катастроф і відповідно до них готуватися та за потреби змінювати свої плани.

У масштабах регіону чи країни така системна робота може бути уможливлена лише за відповідного законодавства. Саме тому в Європейському Союзі зараз активно іде підготовка до впровадження Landmark Restoration Law, закону, який передбачатиме відновлення 100% екосистем у долучених країнах до 2050 року.

Інструменти Супутникового Моніторингу Після Катастроф

Використання супутникових знімків для збору історичних даних чи відстеження прогресу у відновленні – це найпростіший спосіб, в який космічні технології уже давно приносять користь. Проте супутникова аналітика може запропонувати ще більше.

Так, наприклад, інструмент EOSDA Crop Monitoring може бути корисним не лише аграріям, які турбуються про свої врожаї, але й у сталому відновленні ґрунтів, їх родючості, та відстеженні здоров’я вегетації.

Рішення EOSDA, такі як класифікація культур та чи прогнозування уловлювання вуглецю також розроблені з огляду на необхідність сталого землеробства та відновлення природи.

Рішення EOSDA для лісних господарств ідуть ще далі й може допомагати з визначенням стану лісів, відстеженням зусиль з відновлення лісу, та оцінкою наслідків пожеж.

Загалом можна стверджувати, що супутниковий моніторинг уже надає чимало інструментів для сталого відновлення природи, і на рівні окремих організацій вони вже активно впроваджуються й приносять користь. Але далі справа за державами, які мають впровадити системне й широкомасштабне використання таких технологій.

Катерина Сергеєва

Наукова співробітниця EOSDA

Водночас самі по собі інструменти супутникового спостереження не змінюють нічого. В контексті сталого відновлення та подолання наслідків катастроф необхідні складні й комплексні рішення, де важлива злагоджена робота усіх залучених учасників процесу – від науковців та галузевих експертів до волонтерів, бізнесів та державного сектору. Від ефективності такої співпраці залежить все, в тому числі й корисність залучених технологій.

Стале Відновлення: Минуле, Теперішнє, Майбутнє

Будь-яка катастрофа, будь вона спричинена природою чи людським фактором, приносить не лише руйнування й втрати, але й можливість переглянути, в який спосіб спільноти мають дбати про місцеві екосистеми.

Так, після того, як велика повінь 1953 року в Нідерландах забрала тисячі життів і затопила значну частину країни, голландці побудували масштабну систему дамб і тепер вважаються світовим лідером у сталому управлінні водними ресурсами ^{Anna Wesselink, Wiebe E. Bijker, Huib de Vriend, Maarten S. Krol (September, 2007). Dutch Dealings with the Delta. Nature and Culture 2 (2):188-209. doi.org/10.3167/nc.2007.020206}.

Коли у 2010-му році в Ісландії сталося виверження вулкана Ейяф’ятлайокютль, місцеві землероби використали вулканічний попіл, аби підвищити родючість ґрунтів, і тепер ці території є найпродуктивнішими у країні ^{(September 17, 2010). Volcanic Ash Improves Crops. Iceland Review.}.

У відповідь на жахливі лісові пожежі 2019-2020 років Австралія впровадила програми заліснення та стійкого управління лісовими екосистемами, аби створити умови для поступового відновлення біорізноманіття ^{Madeleine Keck (September 24, 2020). The initiative will utilise biodiverse and Australian-appropriate seeds from seed banks. Global Citizen.}.

Стале відновлення потребує чималих інвестицій у довгострокове планування, залучення місцевих громад та наукові підходи. Іще чимало треба зробити, аби сама ідея такого відновлення стала загальновизнаною і безальтернативною для всього людства.

Однак мова йде не лише про здоров’я екосистем чи наше співіснування з природою. Двадцяте століття показало нам наслідки віри в те, що природні ресурси є безмежними. Тепер настав час засвоїти цей урок і будувати майбутнє, в якому турбота про природу стане неодмінною частиною турботи про нас самих.