Nuotolinio stebėjimo naudojimas prisitaikant prie klimato kaitos

Nuotolinis stebėjimas reiškia duomenų ir informacijos apie reiškinį ir teritoriją gavimą be tiesioginio kontakto su juo. Tai alternatyva in situ stebėjimui. Nuotolinio stebėjimo metodai naudojami daugelyje sričių, įskaitant geografiją, hidrologiją, ekologiją, meteorologiją, okeanografiją, ledologiją, geologiją, taip pat karinius, žvalgybos, komercinius, ekonominius, planavimo ir humanitarinius pritaikymus.

Nuotolinio stebėjimo technologijos gali būti palydovinio arba orlaivio pobūdžio ir jomis galima aptikti ir klasifikuoti Žemės sistemos objektus ir charakteristikas skleidžiant signalus (pvz., elektromagnetinę spinduliuotę). Be to, bepiločiai orlaiviai pradedami naudoti dėl didelės skiriamosios gebos duomenų, kuriuos galima surinkti per trumpą laiką stebėsenai realiuoju laiku atlikti. „Aktyvusis“ nuotolinis stebėjimas – tai tiesiogiai palydovo ar orlaivio skleidžiamas signalas, kurį atspindi objektas ir kurį savo ruožtu aptinka jutiklis (pvz., RADAR ir LiDAR), o „pasyvusis“ nuotolinis stebėjimas – jutikliai, galintys aptikti objekto ar aplinkinių vietovių skleidžiamą ar atspindimą spinduliuotę (pvz., juostinė fotografija, infraraudonieji spinduliai, krūvio sąsajos įtaisai ir radiometrai).

Pastaruoju metu nuotolinis stebėjimas buvo naudojamas siekiant pagerinti supratimą apie klimato sistemą ir jos pokyčius. Jis leidžia stebėti Žemės paviršių, vandenyną ir atmosferą keliais erdvės ir laiko masteliais, taip sudarant sąlygas stebėti klimato sistemą, taip pat tirti su klimatu susijusius procesus ar ilgalaikius ir trumpalaikius reiškinius, pavyzdžiui, miškų naikinimą ar El Niño tendencijas. Be to, nuotolinis stebėjimas yra naudingas renkant informaciją ir duomenis pavojingose (pvz., gaisro metu) arba neprieinamose (pvz., nepralaidžiose) vietose. Konkretūs nuotolinio stebėjimo naudojimo pavyzdžiai, taip pat susiję su prisitaikymo prie klimato kaitos praktika, yra šie: i) gamtos išteklių valdymas, ii) žemės ūkio praktikos, pavyzdžiui, susijusios su žemės naudojimu, žemės išsaugojimu ir anglies sankaupomis dirvožemyje, valdymas, iii) taktinės miškų gaisrų gesinimo operacijos realaus laiko sprendimų pagalbinėse sistemose, iv) žemės dangos ir jos pokyčių įvairiais laiko ir erdviniais mastais stebėsena net ir po nelaimės, v) geriau pagrįsta miško ir vandentvarka, vi) anglies sankaupų ir susijusios dinamikos vertinimas, vii) klimato sistemos dinamikos modeliavimas, viii) klimato prognozių ir meteorologinės pakartotinės analizės produktų, plačiai naudojamų klimato kaitos mokslinių tyrimų tyrimams, gerinimas.

Galiausiai nuotolinis stebėjimas gali būti naudojamas siekiant pagerinti įspėjimą ir pasirengimą, todėl jis taip pat naudingas nelaimių rizikos valdymui. Geografinės informacinės sistemos (GIS), kuriose naudojamos palydovinės technologijos, gali būti naudojamos kuriant išankstinio perspėjimo ir prognozavimo sistemas, skirtas su klimatu susijusių nelaimių rizikai mažinti ir valdyti (t. y. geriau prognozuoti ciklonus ir potvynių trasas, sausras, gaisrus), taip pat padėti pasirengti veiksmams. Nuotolinio stebėjimo technologija taip pat gali būti naudinga nustatant žalą po nelaimės, remiantis lyginamąja vaizdų prieš nelaimę ir po jos analize. Nuotolinio stebėjimo duomenys ir informacija taip pat naudingi avariniams darbuotojams.

Europoje ir visame pasaulyje įgyvendinamos įvairios programos ir iniciatyvos, kuriomis skatinamas nuotolinių duomenų naudojimas ir dalijimasis jais. „Copernicus“ yra Europos Komisijos koordinuojama ir valdoma ES Žemės stebėjimo programa. Jį sudaro sudėtingas sistemų rinkinys, kuris renka duomenis iš įvairių šaltinių: Žemės stebėjimo palydovų ir in situ jutiklių, tokių kaip antžeminės stotys, ore ir jūroje esantys jutikliai. Pagal programą „Copernicus“ šie duomenys apdorojami ir naudotojams teikiama informacija teikiant paslaugas šešiose teminėse srityse: sausumos, jūrų, atmosferos, klimato kaitos, ekstremaliųjų situacijų valdymo ir saugumo. Teikiant „Copernicus“ klimato kaitos paslaugą (C3S) teikiamos su klimato kaita susijusios paslaugos, kuriomis remiama Europos klimato politika ir veiksmai, taip padedant kurti Europos visuomenę, kuri būtų atsparesnė žmogaus sukeltam klimato kaitai. Pasaulinė Žemės stebėjimo sistemų sistema (GEOSS) yra koordinuotų, nepriklausomų Žemės stebėjimo, informacijos ir apdorojimo sistemų, kurios suteikia prieigą prie informacijos viešajam ir privačiajam sektoriams, rinkinys. GEOSS portalas yra vienas bendras interneto prieigos punktas naudotojams, ieškantiems duomenų, vaizdų ir analitinės programinės įrangos paketų, susijusių su visomis pasaulio dalimis.

Nuotolinis stebėjimas naudojamas siekiant sukurti tiksliniams naudotojams (pvz., nelaimių rizikos valdyme dalyvaujantiems specialistams, miestų planuotojams, žemės planuotojams, ūkininkams ir kt.) skirtas žinių ar net sprendimų priėmimo paramos sistemas. Galutinių naudotojų, kaip suinteresuotųjų subjektų, dalyvavimas visame žinių ir produktų projektavimo ir kūrimo procese yra labai svarbus siekiant gauti iš tiesų naudojamus ir naudingus rezultatus pagal bendros gamybos paradigmą.

Nuotolinio stebėjimo metodai, ypač palydovinės nuotraukos, jau sėkmingai naudojami įvairiose klimato kaitos srityse, pavyzdžiui: i) tiriant pasaulines temperatūros tendencijas tiek vandenyno paviršiuje, tiek atmosferoje, ii) nustatant saulės spinduliuotės pokyčius, darančius poveikį visuotiniam atšilimui, iii) stebint aerozolius, vandens garų koncentraciją ir kritulių režimo pokyčius, iv) tiriant sniego išplitimo ir ledo dangos dinamiką, v) stebint jūros lygio pokyčius ir pakrančių pokyčius, vi) stebint augalijos būklę ir pokyčius, vii) stebint vandens išteklius ir sausrų bei sausrų poveikį, viii) stebint gaisrus ir gaisrų emisijas, ix) prognozuojant nelaimių, pavyzdžiui, ciklono, potvynių ir sausrų, riziką, x) vadovaujant sprendimų dėl prisitaikymo prie klimato kaitos priėmimo procesams. Nuotolinio stebėjimo duomenų naudojimas sparčiai kinta tiek turimų technologijų, tiek skiriamosios gebos požiūriu, ir tikimasi, kad artimiausioje ateityje atsiras kitų prisitaikymui prie klimato kaitos svarbių naudojimo būdų.

Tačiau kilo tam tikrų abejonių dėl nuotolinio stebėjimo naudojimo. Norint tirti ir stebėti klimato kaitą, reikia ilgalaikių stebėjimų laiko eilučių, o palydovų duomenys dažnai prieinami trumpuoju laikotarpiu. Be to, tam tikras neapibrėžtumas ir gautų vaizdų kadrų iškraipymas dėl vibracijos ir turbulencijos gali atsirasti dėl jutiklių ir paieškos algoritmų šališkumo, todėl norint naudoti palydovinius stebėjimus klimato kaitos tyrimuose reikia aiškiai nustatyti tokius apribojimus. Kiti galimi apribojimai: i) didelės orlaivių ir bepiločių orlaivių didelės skiriamosios gebos duomenų įsigijimo išlaidos; ii) kai kuriais atvejais ribota prieiga prie reikiamų technologijų dėl išlaidų ar įgūdžių suvaržymų; iii) orlaivių ir palydovų duomenų netęsimas laiko atžvilgiu; nors pirmasis gali būti ypač brangus ir todėl prieinamas ribotam tyrimų skaičiui, antrasis renkamas nustatytais intervalais, priklausomai nuo palydovo grįžimo laiko.

Tiesioginių žemės stebėjimų erdvinė aprėptis paprastai yra ribota, o nuotolinio stebėjimo metodai leidžia stebėti didesniu mastu. Palydoviniai duomenys turi plačią aprėptį, daugialaikius ir daugiaspektrius pajėgumus, teikia su klimato kaita susijusius duomenis ir informaciją didelėse teritorijose. Tai leidžia geriau suprasti klimato sistemą, tirti ir prognozuoti klimato kaitos poveikį ekosistemoms ir stebėti įgyvendintų prisitaikymo prie klimato kaitos priemonių veiksmingumą.

Nuotolinis stebėjimas taip pat leidžia rinkti duomenis pavojingose ar neprieinamose vietose, netrukdant svetainei, ir dažnai atnaujina. Duomenų rinkimas dažnai yra pigesnis ir greitesnis nei tiesioginis duomenų rinkimas iš žemės. Be to, naudojant bepiločius orlaivius užtikrinamas didesnis laiko ir erdvės stebėsenos lankstumas ir nauda, kad žmonėms nekiltų jokios rizikos.

Palydovinių vaizdų kaina skiriasi priklausomai nuo erdvinės skiriamosios gebos. Mažos skiriamosios gebos (> 10 m) archyviniai vaizdai paprastai yra nemokami, o kaina padidėja nuo 1 iki 8 USD už km ^2, pereinant nuo 5–10 m skiriamosios gebos iki 0,3–1 m skiriamosios gebos (2019 m. kainomis; žr., pavyzdžiui, „Geocento“). Išlaidos yra šiek tiek didesnės už nuotraukas, padarytas lėktuvais ir bepiločiais orlaiviais; pastarasis gali pasiekti skiriamąją gebą < 0,05 m. Žinoma, kainos padidėja, jei reikia pritaikyti vaizdus. Ištekliai taip pat reikalingi duomenims tvarkyti ir taikomosioms programoms kurti. Galiausiai, norint naudoti nuotolinio stebėjimo duomenis, reikia turėti pakankamai įgūdžių ir pajėgumų.

Įgyvendinimo laikas reiškia duomenų apdorojimą ir galutinių žinių ar produktų pateikimą. Tai labai priklauso nuo konkrečios nuotolinio stebėjimo metodų taikymo srities ir naudojimo, turimų įgūdžių lygio, reikiamų priemonių prieinamumo ir įvairių susijusių suinteresuotųjų subjektų bendradarbiavimo.

Nuotolinio stebėjimo metodai klimato kaitai tirti ir klimato kaitos švelninimo bei prisitaikymo prie jos veiksmams apibrėžti gali būti naudojami tiek trumpuoju, tiek ilguoju laikotarpiu.