Kaugseire

Kaugseire viitab andmete ja teabe hankimisele nähtuse ja territooriumi kohta, ilma et see oleks otseselt seotud. See on alternatiiv in situ vaatlusele. Kaugseire tehnikaid kasutatakse paljudes valdkondades, sealhulgas geograafias, hüdroloogias, ökoloogias, meteoroloogias, okeanograafias, glacioloogias, geoloogias, samuti sõjalises ulatuses, luure-, kaubandus-, majandus-, planeerimis- ja humanitaarrakendustes.

Kaugseiretehnoloogiad võivad olla satelliidi- või õhusõidukipõhised ning suudavad tuvastada ja liigitada Maa süsteemi objekte ja omadusi levisignaalide (nt elektromagnetkiirguse) abil. Lisaks kasutatakse mehitamata õhusõidukeid suure eraldusvõimega andmete tõttu, mida on võimalik koguda lühikese aja jooksul reaalajas seireks. „Aktiivsed“ kaugseiremeetodid tähendavad satelliidi või õhusõiduki poolt otse kiiratavat signaali, mida objekt peegeldab ja mille andur omakorda tuvastab (nt RADAR ja LiDAR), samas kui „passiivne“ kaugseire tähendab andureid, mis on võimelised tuvastama objekti või selle ümbruse kiiratavat või peegeldatavat kiirgust (nt filmifotograafia, infrapuna-, laenguga ühendatud seadmed ja radiomeetrid).

Hiljuti on kliimasüsteemi ja selle muutuste paremaks mõistmiseks kasutatud kaugseiret. See võimaldab jälgida Maa pinda, ookeane ja atmosfääri mitmes ruumilises ja ajalises ulatuses, võimaldades seega jälgida kliimasüsteemi, samuti uurida kliimaga seotud protsesse või pikaajalisi ja lühiajalisi nähtusi, näiteks raadamist või El Niño suundumusi. Lisaks on kaugseire kasulik teabe ja andmete kogumiseks ohtlikes (nt tulekahjude ajal) või ligipääsmatutes piirkondades (nt veekindlates piirkondades). Konkreetsed näited kaugseire kasutamisest, mis on seotud ka kliimamuutustega kohanemise tavadega, on järgmised: i) loodusvarade majandamine, ii) põllumajandustavade majandamine, näiteks seoses maakasutuse, maakasutuse säilitamise ja mulla süsinikuvaruga, iii) taktikalised metsatulekahjude kustutamise operatsioonid reaalajas otsuste tegemise tugisüsteemides, iv) maakatte ja selle muutuste seire eri aja- ja ruumiskaaladel isegi pärast katastroofi, v) teadlikum metsa- ja veemajandus, vi) süsinikuvarude ja nendega seotud dünaamika hindamine, vii) kliimasüsteemi dünaamika simulatsioon, viii) kliimaprognooside ja meteoroloogilise reanalüüsi toodete parandamine, mida kasutatakse laialdaselt kliimamuutuste alastes teadusuuringutes.

Lisaks saab hoiatuste ja valmisoleku parandamiseks kasutada kaugseiret, mis on seega kasulik ka katastroofiohu juhtimisel. Satelliittehnoloogiat kasutavaid geograafilisi infosüsteeme (GIS) saab kasutada varajase hoiatamise ja prognoosimise süsteemide väljatöötamiseks, et vähendada ja ohjata kliimaga seotud katastroofiohtu (st valmistada ette tsükloni- ja üleujutusradade, põudade ja tulekahjude parem prognoosimine) ning aidata valmistuda meetmeteks. Kaugseire tehnoloogia võib olla kasulik ka katastroofijärgsete kahjustuste tuvastamisel, mis põhineb katastroofieelsete ja -järgsete piltide võrdleval analüüsil. Kaugseire andmed ja teave on kasulikud ka hädaabitöötajatele.

Kaugandmete kasutamise ja jagamise edendamiseks on Euroopas ja kogu maailmas kehtestatud mitmesuguseid programme ja algatusi. Copernicus on ELi Maa seire programm, mida koordineerib ja haldab Euroopa Komisjon. See koosneb komplekssetest süsteemidest, mis koguvad andmeid mitmest allikast: Maa seire satelliidid ja in situ andurid, nagu maapealsed jaamad, õhus ja merel paiknevad andurid. Copernicus töötleb neid andmeid ja annab kasutajatele teavet teenuste kaudu, mis hõlmavad kuut teemavaldkonda: maa, meri, atmosfäär, kliimamuutused, hädaolukordade ohjamine ja julgeolek. Copernicuse kliimamuutuste teenus (C3S) pakub kliimamuutustega seotud teenuseid, mis toetavad Euroopa kliimapoliitikat ja -meetmeid, aidates kaasa Euroopa ühiskonna vastupanuvõime suurendamisele inimtegevusest tingitud muutuvas kliimas. Maa jälgimise süsteemide süsteem (GEOSS) on koordineeritud ja sõltumatute Maa seire, teabe- ja töötlemissüsteemide kogum, mis võimaldab avalikule ja erasektorile juurdepääsu teabele. GEOSSi portaal pakub ühtset Interneti-pääsupunkti kasutajatele, kes otsivad andmeid, kujutisi ja analüütilisi tarkvarapakette, mis on asjakohased kõigis maailma osades.

Kaugseiret kasutatakse teadmiste või isegi otsuste tegemise tugisüsteemide loomiseks sihtkasutajatele (nt katastroofiohu juhtimisega tegelevad praktikud, linnaplaneerijad, maaplaneerijad, põllumajandustootjad jne). Lõppkasutajate kui sidusrühmade kaasamine kogu teadmiste ja toodete kavandamise ja loomise protsessi on oluline, et toota väljundeid, mida ühistootmise paradigma kohaselt tegelikult kasutatakse ja millest on kasu.

Kaugseire meetodeid ja eelkõige satelliidifotosid on juba edukalt kasutatud paljudes kliimamuutustega seotud valdkondades, näiteks: i) uurida ülemaailmseid temperatuurisuundumusi nii ookeani pinnal kui ka atmosfääris, ii) teha kindlaks päikesekiirguse muutused, mis mõjutavad globaalset soojenemist, iii) jälgida aerosoole, veeauru kontsentratsiooni ja muutusi sademeterežiimis, iv) uurida lumepikenduse ja jääkatte dünaamikat, v) jälgida meretaseme muutusi ja rannikumuutusi, vi) jälgida taimestiku seisundit ja muutusi, vii) jälgida veeressursse ning põudade ja kuivaperioodide mõju, viii) jälgida tulekahjusündmusi ja tulekahjude heidet, ix) prognoosida katastroofiohtu, nagu tsüklon, üleujutused ja põud, x) suunata kliimamuutustega kohanemist käsitlevaid otsustusprotsesse. Kaugjälgitavate andmete kasutamine areneb kiiresti nii olemasoleva tehnika kui ka eraldusvõime poolest ning lähitulevikus on oodata ka muid kliimamuutustega kohanemise seisukohast olulisi kasutusviise.

Siiski on väljendatud mõningast muret kaugseire kasutamise pärast. Kliimamuutuste uurimiseks ja seireks on vaja pikaajalisi vaatluste aegridu, samas kui satelliitandmed on sageli kättesaadavad lühiajalise perioodi kohta. Lisaks võib saadud pildiraamide mõningane ebakindlus ja moonutus, mis on tingitud vibratsioonist ja turbulentsist, tuleneda andurite ja otsingualgoritmide kallutatusest, nii et satelliitvaatluste kasutamine kliimamuutuste uuringutes nõuab selliste piirangute selget kindlakstegemist. Muud võimalikud piirangud on järgmised: i) õhusõidukite ja droonide kõrglahutusega andmete hankimise suured kulud; ii) mõnel juhul on juurdepääs vajalikule tehnoloogiale kulude või oskuste piirangute tõttu piiratud; iii) õhusõidukite ja satelliitide andmete ajaline katkestus; kui esimene võib olla eriti kulukas ja seetõttu kättesaadav piiratud arvu uuringute jaoks, siis teine kogutakse kindlaksmääratud ajavahemike järel, sõltuvalt satelliidi tagasijõudmise ajast.

Maa otsesed vaatlused on tavaliselt piiratud ruumilise katvusega, samas kui kaugseiremeetodid võimaldavad ulatuslikumat seiret. Satelliidiandmetel on lai katvus, mitmeajaline ja multispektraalne võime, pakkudes kliimamuutustega seotud andmeid ja teavet ulatuslike piirkondade jaoks. See võimaldab parandada kliimasüsteemi mõistmist, uurida ja prognoosida kliimamuutuste mõju ökosüsteemidele ning jälgida rakendatud kohanemismeetmete tõhusust.

Kaugseire võimaldab ka andmete kogumist ohtlikes või ligipääsmatutes piirkondades, häirimata saiti, ja pakub sagedasi värskendusi. Andmete hankimine on sageli odavam ja kiirem kui andmete otsene kogumine maapinnalt. Lisaks suurendab droonide kasutamine paindlikkust aja ja ruumi jälgimisel ning inimriskide puudumise eelist.

Satelliitfotode hind sõltub ruumilisest resolutsioonist. Madala eraldusvõimega (> 10 m) arhiivipildid on tavaliselt tasuta, samas kui hinnatõus 1 kuni 8 $/km ² läheb 5-10 m eraldusvõimelt 0,3-1 m eraldusvõimele (2019. aasta hinnad; vt näiteks Geocento). Lennukitest ja droonidest tehtud piltide kulud on veidi suuremad; see viimane võib jõuda resolutsioonini < 0,05 m. Loomulikult tõusevad hinnad, kui on vaja kohandatud pilte. Ressursse on vaja ka andmete töötlemiseks ja rakenduste arendamiseks. Kaugseireandmete kasutamiseks on vaja piisavalt oskusi ja suutlikkust.

Rakendamisaeg viitab andmetöötlusele ja lõppteadmiste või -toodete pakkumisele. See sõltub suuresti kaugseiretehnikate konkreetsest ulatusest ja kasutamisest, olemasolevate oskuste tasemest, vajalike vahendite kättesaadavusest ja eri sidusrühmade vahelisest koostööst.

Kaugseiremeetodite kasutamine kliimamuutuste uurimiseks ning kliimamuutuste leevendamise ja nendega kohanemise meetmete määratlemise toetamiseks võib toimuda nii lühikeses kui ka pikas perspektiivis.