Daljinsko istraživanje

Daljinsko istraživanje odnosi se na prikupljanje podataka i informacija o fenomenu i području, bez izravnog kontakta s njim. To je alternativa in situ promatranju. Tehnike daljinskog istraživanja koriste se u brojnim područjima, uključujući geografiju, hidrologiju, ekologiju, meteorologiju, oceanografiju, gleciologiju, geologiju, kao i za vojne namjene, obavještajne, komercijalne, gospodarske, planske i humanitarne primjene.

Tehnologije daljinskog istraživanja mogu se temeljiti na satelitima ili zrakoplovima te mogu detektirati i klasificirati objekte i karakteristike zemaljskog sustava putem propagiranih signala (npr. elektromagnetsko zračenje). Osim toga, upotreba bespilotnih letjelica pojavljuje se zbog podataka visoke razlučivosti koji se mogu prikupiti u kratkom vremenu za praćenje u stvarnom vremenu. „Aktivne” tehnike daljinskog istraživanja odnose se na signal koji izravno emitira satelit ili zrakoplov, koji se odražava u objektu, a zatim ga detektira senzor (npr. RADAR i LiDAR), dok se „pasivno” daljinsko istraživanje odnosi na senzore koji mogu detektirati zračenje koje emitira ili reflektira objekt ili okolna područja (npr. filmska fotografija, infracrveni uređaji, uređaji spojeni na punjenje i radiometri).

Nedavno se daljinsko istraživanje koristilo za poboljšanje razumijevanja klimatskog sustava i njegovih promjena. Omogućuje praćenje površine Zemlje, oceana i atmosfere na nekoliko prostorno-vremenskih skala, čime se omogućuje promatranje klimatskog sustava, kao i istraživanje procesa povezanih s klimom ili dugoročnih i kratkoročnih pojava, kao što su na primjer krčenje šuma ili trendovi El Niño. Nadalje, daljinsko istraživanje korisno je za prikupljanje informacija i podataka u opasnim (npr. tijekom požara) ili nedostupnim područjima (npr. nepropusnim područjima). Konkretni primjeri upotrebe daljinskog istraživanja koji su povezani i s praksama prilagodbe klimatskim promjenama uključuju: i. upravljanje prirodnim resursima, ii. upravljanje poljoprivrednim praksama, na primjer u vezi s korištenjem zemljišta, očuvanjem zemljišta i zalihama ugljika u tlu, iii. taktičke operacije gašenja šumskih požara u sustavima za potporu odlučivanju u stvarnom vremenu, iv. praćenje pokrova zemljišta i njegovih promjena u različitim vremenskim i prostornim razmjerima, čak i nakon katastrofe, v. bolje informirano upravljanje šumama i vodama, vi. evaluacija zaliha ugljika i povezane dinamike, vii. simulacija dinamike klimatskog sustava, viii. poboljšanje klimatskih projekcija i proizvoda meteorološke ponovne analize, koji se u velikoj mjeri upotrebljavaju za istraživačke studije o klimatskim promjenama.

Naposljetku, daljinsko istraživanje može se upotrijebiti za poboljšanje upozoravanja i pripravnosti te je stoga korisno i u upravljanju rizicima od katastrofa. Geografski informacijski sustavi (GIS) koji upotrebljavaju satelitsku tehnologiju mogu se upotrebljavati za razvoj sustava ranog upozoravanja i predviđanja kako bi se smanjio rizik od katastrofa povezanih s klimom i upravljalo njime (tj. za pripremu boljeg predviđanja ciklona i poplavnih staza, suša, požara) te za pomoć u pripremi za djelovanja. Tehnologija daljinskog istraživanja može biti korisna i za otkrivanje oštećenja nakon katastrofe, na temelju komparativne analize slika prije i poslije katastrofe. Podaci i informacije dobiveni daljinskim istraživanjem također su korisni za hitne radnike.

U Europi i svijetu postoje različiti programi i inicijative za poticanje upotrebe i razmjene podataka na daljinu. Copernicus je EU-ov program za promatranje Zemlje koji koordinira i kojim upravlja Europska komisija. Sastoji se od složenog skupa sustava koji prikupljaju podatke iz više izvora: sateliti za promatranje Zemlje i in situ senzori kao što su zemaljske postaje, senzori koji se prenose zrakom i morem. Copernicus obrađuje te podatke i pruža korisnicima informacije putem skupa usluga koje se odnose na šest tematskih područja: kopno, more, atmosfera, klimatske promjene, upravljanje kriznim situacijama i sigurnost. Copernicusova usluga u području klimatskih promjena (C3S) pruža usluge u području klimatskih promjena kojima se podupiru europske klimatske politike i mjere, čime se doprinosi izgradnji otpornijeg europskog društva u kontekstu klimatskih promjena uzrokovanih ljudskim djelovanjem. Globalni sustav sustava za promatranje Zemlje (GEOSS) skup je koordiniranih, neovisnih sustava za promatranje Zemlje, informiranje i obradu koji omogućuju pristup informacijama za javni i privatni sektor. Portal GEOSS nudi jedinstvenu internetsku pristupnu točku za korisnike koji traže podatkovne, slikovne i analitičke softverske pakete relevantne za sve dijelove svijeta.

Daljinsko istraživanje upotrebljava se za proizvodnju znanja ili čak sustava za potporu donošenju odluka za ciljane korisnike (npr. praktičari uključeni u upravljanje rizicima od katastrofa, urbanisti, planeri zemljišta, poljoprivrednici itd.). Uključivanje krajnjih korisnika kao dionika tijekom cijelog procesa projektiranja i stvaranja znanja i proizvoda ključno je za proizvodnju stvarno korištenih i korisnih izlaznih proizvoda, u skladu s koprodukcijskom paradigmom.

Tehnike daljinskog istraživanja, a posebno satelitske snimke, već su uspješno primijenjene u širokom rasponu područja klimatskih promjena, kao što su: (i) istraživanje globalnih temperaturnih trendova na površini oceana i u atmosferi, (ii) otkrivanje promjena u sunčevom zračenju koje utječu na globalno zagrijavanje, (iii) praćenje aerosola, koncentracije vodene pare i promjena režima oborina, (iv) proučavanje dinamike proširenja snijega i ledenog pokrova, (v) praćenje promjena razine mora i obalnih promjena, (vi) praćenje stanja i promjena vegetacije, (vii) praćenje vodnih resursa i utjecaja uzrokovanih sušama i sušnim razdobljima, (viii) praćenje požara i emisija požara, (ix) predviđanje rizika od katastrofa, kao što su ciklon, poplave i suše, (x) usmjeravanje postupaka donošenja odluka o prilagodbi klimatskim promjenama. Upotreba daljinskih osjetnih podataka brzo se razvija, kako u pogledu dostupnih tehnika tako i u pogledu razlučivosti, a očekuje se da će se u sljedećoj budućnosti pojaviti i druge uporabe relevantne za prilagodbu klimatskim promjenama.

Međutim, izražena je zabrinutost u pogledu upotrebe daljinskog istraživanja. Proučavanje i praćenje klimatskih promjena zahtijeva dugoročne vremenske nizove promatranja, dok su satelitski podaci često dostupni za kratkoročno razdoblje. Nadalje, neke nesigurnosti i izobličenja primljenih slikovnih okvira zbog vibracija i turbulencija mogu proizaći iz pristranosti u senzorima i algoritmima za dohvat, pa upotreba satelitskih promatranja u studijama klimatskih promjena zahtijeva jasno utvrđivanje takvih ograničenja. Druga moguća ograničenja uključuju: i. visoki troškovi za nabavu podataka visoke razlučivosti za zrakoplove i bespilotne letjelice; ii. u nekim slučajevima ograničen pristup potrebnim tehnologijama zbog troškova ili ograničenja u pogledu vještina; iii. vremenski diskontinuitet zrakoplovnih i satelitskih podataka; dok prva može biti posebno skupa i stoga dostupna za ograničen broj anketa, druga se prikuplja u fiksnim vremenskim razmacima ovisno o vremenu povratka satelita.

Izravna opažanja zemljišta obično su ograničena u prostornoj pokrivenosti, dok tehnike daljinskog istraživanja omogućuju praćenje većih razmjera. Satelitski podaci imaju široku pokrivenost, viševremensku i višespektralnu sposobnost, pružajući podatke i informacije povezane s klimatskim promjenama za opsežna područja. Time se omogućuje bolje razumijevanje klimatskog sustava, proučavanje i predviđanje učinka klimatskih promjena na ekosustave te praćenje učinkovitosti provedenih mjera prilagodbe.

Daljinsko istraživanje također omogućuje prikupljanje podataka u opasnim ili nepristupačnim područjima, bez smetnji za web mjesto, te pruža česta ažuriranja. Prikupljanje podataka često je jeftinije i brže od izravnog prikupljanja podataka s terena. Osim toga, upotreba bespilotnih letjelica povećava fleksibilnost u praćenju vremena i prostora te prednost nepostojanja rizika za ljude.

Cijena satelitskih snimaka varira ovisno o prostornoj razlučivosti. Arhivske slike niske razlučivosti (> 10 m) obično su besplatne, dok se cijena povećava s 1 na 8 $ po km ² koji prelaze s razlučivosti od 5-10 m na razlučivost od 0,3-1 m (cijene iz 2019.; vidjeti, na primjer, Geocento). Troškovi su nešto viši za slike koje snimaju zrakoplovi i bespilotne letjelice; ovaj potonji može doći do rezolucije < 0,05 m. Naravno, cijene se povećavaju ako su potrebne prilagođene slike. Potrebni su i resursi za obradu podataka i razvoj aplikacija. Naposljetku, za upotrebu podataka dobivenih daljinskim istraživanjem potrebno je dovoljno vještina i kapaciteta.

Vrijeme provedbe odnosi se na obradu podataka i isporuku konačnog znanja ili proizvoda. To uvelike ovisi o specifičnom opsegu i upotrebi tehnika daljinskog istraživanja, razini dostupnih vještina, dostupnosti potrebnih alata i suradnji među različitim uključenim dionicima.

Primjena tehnika daljinskog istraživanja za proučavanje klimatskih promjena i podupiranje definiranja mjera za ublažavanje klimatskih promjena i prilagodbu njima može se provoditi i u kratkoročnom i u dugoročnom razdoblju.