Tālizpēte

Attālā izpēte attiecas uz datu un informācijas iegūšanu par parādību un teritoriju bez tieša kontakta ar to. Tā ir alternatīva in situ novērošanai. Attālās izpētes metodes tiek izmantotas daudzās jomās, ieskaitot ģeogrāfiju, hidroloģiju, ekoloģiju, meteoroloģiju, okeanogrāfiju, glacioloģiju, ģeoloģiju, kā arī militārām vajadzībām, izlūkošanai, komerciāliem, ekonomiskiem, plānošanas un humanitāriem lietojumiem.

Tālizpētes tehnoloģijas var būt balstītas uz satelītiem vai lidaparātiem un spēj atklāt un klasificēt Zemes sistēmas objektus un raksturlielumus, izmantojot pavairotus signālus (piemēram, elektromagnētisko starojumu). Turklāt dronu izmantošana kļūst arvien aktuālāka, jo ir pieejami augstas izšķirtspējas dati, ko īsā laikā var vākt reāllaika uzraudzībai. "Aktīvas" attālās uzrādes metodes attiecas uz signālu, ko tieši izstaro satelīts vai gaisa kuģis un ko atstaro objekts, un ko savukārt nosaka sensors (piemēram, RADAR un LiDAR), savukārt "pasīva" attālā uzrāde attiecas uz sensoriem, kas spēj noteikt starojumu, ko izstaro vai atstaro objekts vai apkārtējās teritorijas (piemēram, filmu fotogrāfija, infrasarkanais starojums, lādiņsaistes ierīces un radiometri).

Nesen tālizpēte tika izmantota, lai uzlabotu izpratni par klimata sistēmu un tās izmaiņām. Tā ļauj uzraudzīt Zemes virsmu, okeānu un atmosfēru vairākos telpiskos un temporālos mērogos, tādējādi ļaujot novērot klimata sistēmu, kā arī pētīt ar klimatu saistītus procesus vai ilgtermiņa un īstermiņa parādības, piemēram, atmežošanu vai El Niño tendences. Turklāt tālizpēte ir noderīga, lai vāktu informāciju un datus bīstamās (piemēram, ugunsgrēka laikā) vai nepieejamās zonās (piemēram, necaurlaidīgās zonās). Konkrēti tālizpētes izmantošanas piemēri, kas saistīti arī ar klimatadaptācijas praksi, ir šādi: i) dabas resursu apsaimniekošana, ii) lauksaimniecības prakses pārvaldība, piemēram, saistībā ar zemes izmantošanu, zemes saglabāšanu un augsnes oglekļa uzkrājumu, iii) taktiskās meža ugunsgrēku dzēšanas darbības reāllaika lēmumu pieņemšanas atbalsta sistēmās, iv) zemes seguma un tā izmaiņu monitorings dažādos laika un telpas mērogos pat pēc katastrofas, v) labāk informēta meža un ūdens resursu apsaimniekošana, vi) oglekļa uzkrājumu un saistītās dinamikas novērtēšana, vii) klimata sistēmas dinamikas simulācija, viii) klimata prognožu un meteoroloģiskās reanalīzes produktu uzlabošana, ko plaši izmanto klimata pārmaiņu pētījumos.

Visbeidzot, tālizpēti var izmantot, lai uzlabotu brīdināšanu un sagatavotību, un tāpēc tā ir noderīga arī katastrofu riska pārvaldībā. Ģeogrāfiskās informācijas sistēmas (ĢIS), kurās izmanto satelīttehnoloģiju, var izmantot, lai izstrādātu agrīnās brīdināšanas un prognozēšanas sistēmas ar klimatu saistītu katastrofu riska mazināšanai un pārvaldībai (t. i., lai labāk prognozētu ciklona un plūdu ceļus, sausuma gadījumus, ugunsgrēku gadījumus), kā arī lai palīdzētu sagatavoties darbībām. Attālās uzrādes tehnoloģija var būt noderīga arī pēckatastrofas bojājumu noteikšanai, pamatojoties uz pirmskatastrofas un pēckatastrofas attēlu salīdzinošu analīzi. Tālizpētes dati un informācija ir noderīga arī neatliekamās palīdzības darbiniekiem.

Eiropā un visā pasaulē ir ieviestas dažādas programmas un iniciatīvas, kuru mērķis ir veicināt attālinātu datu izmantošanu un kopīgošanu. Copernicus ir ES Zemes novērošanas programma, ko koordinē un pārvalda Eiropas Komisija. Tas sastāv no sarežģīta sistēmu kopuma, kas vāc datus no vairākiem avotiem: Zemes novērošanas satelīti un in situ sensori, piemēram, zemes stacijas, gaisa un jūras sensori. Copernicus apstrādā šos datus un sniedz lietotājiem informāciju, izmantojot pakalpojumu kopumu, kas aptver sešas tematiskās jomas: zeme, jūra, atmosfēra, klimata pārmaiņas, ārkārtas situāciju pārvaldība un drošība. Copernicus klimata pārmaiņu pakalpojums (C3S) sniedz klimata pārmaiņu pakalpojumus, kas atbalsta Eiropas klimata politiku un darbības, palīdzot veidot Eiropas sabiedrību noturīgāku pret cilvēka izraisītām klimata pārmaiņām. Globālā Zemes novērošanas sistēmu sistēma (GEOSS) ir koordinētu, neatkarīgu Zemes novērošanas, informācijas un apstrādes sistēmu kopums, kas nodrošina publiskā un privātā sektora piekļuvi informācijai. GEOSS portāls piedāvā vienotu interneta piekļuves punktu lietotājiem, kuri meklē datu, attēlu un analītiskās programmatūras pakotnes, kas attiecas uz visām pasaules daļām.

Attālo uzrādi izmanto, lai radītu zināšanu vai pat lēmumu atbalsta sistēmas mērķtiecīgiem lietotājiem (piemēram, praktizējošiem darbiniekiem, kas iesaistīti katastrofu riska pārvaldībā, pilsētu plānotājiem, zemes plānotājiem, lauksaimniekiem utt.). Galaizmantotāju kā ieinteresēto personu iesaistīšana visā zināšanu un produktu izstrādes un radīšanas procesā ir būtiska, lai radītu rezultātus, kas saskaņā ar kopražošanas paradigmu patiešām tiek izmantoti un ir noderīgi.

Attālās uzrādes metodes un jo īpaši satelītattēli jau ir veiksmīgi izmantoti daudzās klimata pārmaiņu jomās, piemēram: i) pētīt globālās temperatūras tendences gan okeāna virsmā, gan atmosfērā, ii) konstatēt saules starojuma izmaiņas, kas ietekmē globālo sasilšanu, iii) monitorēt aerosolus, ūdens tvaika koncentrāciju un nokrišņu režīma izmaiņas, iv) pētīt sniega pagarinājuma un ledus segas dinamiku, v) monitorēt jūras līmeņa izmaiņas un piekrastes pārveidojumus, vi) monitorēt veģetācijas stāvokli un izmaiņas, vii) monitorēt ūdens resursus un sausuma un sausuma periodu ietekmi, viii) monitorēt ugunsgrēku notikumus un ugunsgrēku emisijas, ix) prognozēt katastrofu risku, piemēram, ciklonu, plūdus un sausumu, x) vadīt lēmumu pieņemšanas procesus par pielāgošanos klimata pārmaiņām. Attālināti uztvertu datu izmantošana strauji attīstās gan pieejamo metožu, gan izšķirtspējas ziņā, un paredzams, ka nākamajā nākotnē parādīsies citi lietojumi, kas saistīti ar pielāgošanos klimata pārmaiņām.

Tomēr ir paustas zināmas bažas par attālās uzrādes izmantošanu. Lai pētītu un uzraudzītu klimata pārmaiņas, ir vajadzīgas ilgtermiņa novērojumu laikrindas, savukārt satelītdati bieži ir pieejami par īstermiņa periodu. Turklāt dažas nenoteiktības un izkropļojumi, ko vibrāciju un turbulences dēļ rada saņemtie attēlu kadri, var rasties sensoru un izguves algoritmu neobjektivitātes dēļ, tāpēc, lai klimata pārmaiņu pētījumos izmantotu satelītnovērojumus, ir skaidri jānosaka šādi ierobežojumi. Citi iespējamie ierobežojumi ir šādi: i) augstas gaisa kuģu un dronu augstas izšķirtspējas datu iegādes izmaksas; ii) dažos gadījumos ierobežota piekļuve vajadzīgajām tehnoloģijām izmaksu vai prasmju ierobežojumu dēļ; iii) gaisa kuģu un satelītdatu pārtraukums laikā; lai gan pirmais var būt īpaši dārgs un tāpēc pieejams ierobežotam apsekojumu skaitam, otrais tiek vākts noteiktos intervālos atkarībā no satelīta atgriešanās laika.

Tiešie zemes novērojumi parasti ir ierobežoti telpiskajā aptvērumā, savukārt attālās uzrādes metodes ļauj veikt plašāku monitoringu. Satelītu datiem ir plašs pārklājums, multitemporālas un multispektrālas iespējas, kas sniedz ar klimata pārmaiņām saistītus datus un informāciju par plašām jomām. Tas ļauj uzlabot izpratni par klimata sistēmu, pētīt un prognozēt klimata pārmaiņu ietekmi uz ekosistēmām un uzraudzīt īstenoto pielāgošanās pasākumu efektivitāti.

Attālā uzrāde arī ļauj vākt datus bīstamās vai nepieejamās vietās, netraucējot vietnei, un nodrošina biežus atjauninājumus. Datu iegūšana bieži vien ir lētāka un ātrāka nekā tieša datu vākšana no zemes. Turklāt dronu izmantošana nodrošina elastību laika un telpas uzraudzībā un priekšrocības, ko sniedz tas, ka netiek radīti riski cilvēkiem.

Satelītattēlu cena ir atkarīga no telpiskās izšķirtspējas. Zemas izšķirtspējas (> 10m) arhīva attēli parasti ir bez maksas, bet cenas paaugstinās no 1 līdz 8 $ par km ² no 5-10 m izšķirtspējas līdz 0,3-1 m izšķirtspējai (2019. gada cenas; sk., piemēram, Geocento). Lidmašīnu un dronu uzņemto attēlu izmaksas ir nedaudz augstākas; tas pēdējais var nonākt pie izšķirtspējas < 0,05 m. Protams, cenas palielinās, ja ir nepieciešami pielāgoti attēli. Resursi ir vajadzīgi arī datu apstrādei un lietojumprogrammu izstrādei. Visbeidzot, tālizpētes datu izmantošanai ir vajadzīgas pietiekamas prasmes un spējas.

Īstenošanas laiks attiecas uz datu apstrādi un galīgo zināšanu vai produktu sniegšanu. Tas lielā mērā ir atkarīgs no tālizpētes metožu konkrētās darbības jomas un izmantošanas, pieejamo prasmju līmeņa, vajadzīgo rīku pieejamības un sadarbības starp dažādām iesaistītajām ieinteresētajām personām.

Attālās izpētes paņēmienus klimata pārmaiņu izpētei un pasākumu noteikšanai, lai mazinātu klimata pārmaiņas un pielāgotos tām, var izmantot gan īstermiņā, gan ilgtermiņā.