Stosowanie teledetekcji w przystosowywaniu się do zmiany klimatu

Teledetekcja odnosi się do pozyskiwania danych i informacji o zjawisku i terytorium, bez bezpośredniego kontaktu z nim. Jest to alternatywa dla obserwacji in-situ. Techniki teledetekcji są stosowane w wielu dziedzinach, w tym w geografii, hydrologii, ekologii, meteorologii, oceanografii, lodowcologii, geologii, a także w zakresie wojskowym, wywiadowczym, handlowym, gospodarczym, planistycznym i humanitarnym.

Technologie teledetekcji mogą być oparte na satelitach lub samolotach i są w stanie wykrywać i klasyfikować obiekty i cechy systemu ziemskiego za pomocą propagowanych sygnałów (np. promieniowania elektromagnetycznego). Ponadto pojawia się wykorzystanie dronów ze względu na dane o wysokiej rozdzielczości, które można zbierać w krótkim czasie do monitorowania w czasie rzeczywistym. „Aktywne” techniki teledetekcji odnoszą się do sygnału emitowanego bezpośrednio przez satelitę lub statek powietrzny, który jest odbijany przez obiekt i jest on, z kolei, wykrywany przez czujnik (np. RADAR i LiDAR), natomiast „pasywne” teledetekcja odnosi się do czujników zdolnych do wykrywania promieniowania emitowanego lub odbijanego przez obiekt lub okolice (np. fotografia filmowa, podczerwień, urządzenia z ładunkiem i radiometry).

W ostatnim czasie teledetekcja została wykorzystana do lepszego zrozumienia systemu klimatycznego i jego zmian. Umożliwia monitorowanie powierzchni Ziemi, oceanów i atmosfery w kilku skalach czasowo-przestrzennych, umożliwiając w ten sposób obserwacje systemu klimatycznego, a także badanie procesów związanych z klimatem lub zjawisk długoterminowych i krótkoterminowych, takich jak np. wylesianie lub tendencje El Niño. Ponadto teledetekcja jest przydatna do gromadzenia informacji i danych w niebezpiecznych (np. podczas pożarów) lub niedostępnych miejscach (np. w miejscach nieprzepuszczalnych). Konkretne przykłady zastosowań teledetekcji związanych również z praktykami przystosowania się do zmiany klimatu obejmują: i) zarządzanie zasobami naturalnymi, (ii) zarządzanie praktykami rolniczymi, na przykład w odniesieniu do użytkowania gruntów, ochrony gruntów i zasobów węgla w glebie, (iii) taktyczne działania w zakresie zwalczania pożarów lasów w systemach wspomagania decyzji w czasie rzeczywistym, (iv) monitorowanie pokrycia terenu i jego zmian w różnych skalach czasowych i przestrzennych, nawet po wystąpieniu klęski żywiołowej, (v) lepiej poinformowana gospodarka leśna i wodna, (vi) ocena zasobów węgla i związana z tym dynamika, (vii) symulacja dynamiki systemu klimatycznego, (viii) poprawa prognoz klimatycznych i produktów reanalizy meteorologicznej, szeroko stosowane do badań naukowych dotyczących zmian klimatu.

Ponadto teledetekcja może być wykorzystywana do poprawy ostrzegania i gotowości, a zatem jest również przydatna w zarządzaniu ryzykiem związanym z klęskami żywiołowymi. Systemy informacji geograficznej (GIS) wykorzystujące technologię satelitarną mogą być wykorzystywane do opracowywania systemów wczesnego ostrzegania i prognozowania w celu zmniejszenia ryzyka związanego z klęskami żywiołowymi związanymi z klimatem i zarządzania nim (tj. lepszego przewidywania torów cyklonu i powodzi, suszy, występowania pożarów), a także pomocy w przygotowaniu się do działań. Technologia teledetekcji może być również przydatna do wykrywania uszkodzeń po katastrofie, w oparciu o analizę porównawczą obrazów sprzed i po katastrofie. Dane i informacje z teledetekcji są również przydatne dla pracowników ratowniczych.

W Europie i na całym świecie istnieją różnorodne programy i inicjatywy mające na celu stymulowanie wykorzystywania i udostępniania danych zdalnych. Copernicus to unijny program obserwacji Ziemi koordynowany i zarządzany przez Komisję Europejską. Składa się z złożonego zestawu systemów, które gromadzą dane z wielu źródeł: satelity obserwacji Ziemi i czujniki in situ, takie jak stacje naziemne, czujniki przenoszone drogą powietrzną i morską. Program Copernicus przetwarza te dane i dostarcza użytkownikom informacji za pośrednictwem zestawu usług, które dotyczą sześciu obszarów tematycznych: lądowe, morskie, atmosfera, zmiana klimatu, zarządzanie kryzysowe i bezpieczeństwo. Usługa Copernicus w zakresie zmian klimatu (C3S) zapewnia usługi w zakresie zmiany klimatu, które wspierają europejską politykę i działania w dziedzinie klimatu, przyczyniając się do budowania społeczeństwa europejskiego w zmieniającym się klimacie wywołanym przez człowieka. Global Earth Observation System of Systems (GEOSS) to zestaw skoordynowanych, niezależnych systemów obserwacji Ziemi, informacji i przetwarzania, które zapewniają dostęp do informacji dla sektora publicznego i prywatnego. Portal GEOSSoferuje jeden punkt dostępu do Internetu dla użytkowników poszukujących danych, obrazów i pakietów oprogramowania analitycznego istotnych dla wszystkich części świata.

Kategorie IPCC

Społeczne: Informacyjne, Strukturalne i fizyczne: opcje technologiczne

Udział zainteresowanych stron

Teledetekcja służy do tworzenia wiedzy lub nawet systemów wspomagania decyzji dla docelowych użytkowników (np. praktyków zajmujących się zarządzaniem ryzykiem związanym z klęskami żywiołowymi, planistów miejskich, planistów gruntów, rolników itp.). Zaangażowanie użytkowników końcowych jako interesariuszy w całym procesie projektowania i tworzenia wiedzy oraz produktów jest niezbędne do produkcji produktów, które są rzeczywiście używane i użyteczne, zgodnie z paradygmatem koprodukcji.

Czynniki sukcesu i czynniki ograniczające

Techniki teledetekcji, a w szczególności obrazy satelitarne, zostały już z powodzeniem wykorzystane w wielu dziedzinach związanych ze zmianą klimatu, takich jak: i) badanie globalnych tendencji temperaturowych, zarówno na powierzchni oceanu, jak i w atmosferze, (ii) wykrywanie zmian promieniowania słonecznego wpływających na globalne ocieplenie, (iii) monitorowanie aerozoli, stężenie pary wodnej i zmiany reżimu opadów, (iv) badanie dynamiki przedłużania śniegu i pokrywy lodowej, (v) monitorowanie zmian na poziomie morza i modyfikacji wybrzeży, (vi) monitorowanie stanu roślinności i zmian, (vii) monitorowanie zasobów wodnych i skutków spowodowanych suszami i okresami suchymi, (viii) monitorowanie zdarzeń pożarowych i emisji pożarów, (ix) przewidywanie ryzyka klęsk żywiołowych, takich jak cyklon, powodzie i susze, (x) przewodnie procesom decyzyjnym w zakresie przystosowania się do zmiany klimatu. Wykorzystanie danych zdalnie wyczuwanych szybko ewoluuje, zarówno pod względem dostępnych technik i rozdzielczości, jak również oczekuje się, że w przyszłości pojawią się inne zastosowania istotne dla przystosowania się do zmiany klimatu.

Pojawiły się jednak pewne obawy dotyczące stosowania teledetekcji. Badanie i monitorowanie zmian klimatu wymaga długoterminowych szeregów czasowych obserwacji, podczas gdy dane satelitarne są często dostępne w krótkim okresie. Ponadto pewne niepewności i zniekształcenia otrzymanych ramek obrazu spowodowane wibracjami i turbulencjami mogą wynikać z uprzedzeń w czujnikach i algorytmach wyszukiwania, więc wykorzystanie obserwacji satelitarnych w badaniach dotyczących zmian klimatu wymaga wyraźnej identyfikacji takich ograniczeń. Inne możliwe ograniczenia obejmują: wysokie koszty pozyskania danych o wysokiej rozdzielczości statków powietrznych i dronów; (II) w niektórych przypadkach ograniczony dostęp do potrzebnych technologii ze względu na koszty lub ograniczenia w zakresie umiejętności; (III) czasową nieciągłość statków powietrznych i danych satelitarnych; podczas gdy pierwsza może być szczególnie kosztowna, a zatem dostępna dla ograniczonej liczby badań, druga jest zbierana w stałych odstępach czasu, w zależności od czasu powrotu satelity.

Koszty i korzyści

Bezpośrednie obserwacje lądowe są zazwyczaj ograniczone pod względem zasięgu przestrzennego, podczas gdy techniki teledetekcji umożliwiają monitorowanie na większą skalę. Dane satelitarne mają szeroki zasięg, wieloczasową i wielospektralną zdolność, dostarczając danych i informacji związanych ze zmianą klimatu dla rozległych obszarów. Umożliwia to lepsze zrozumienie systemu klimatycznego, badanie i przewidywanie wpływu zmiany klimatu na ekosystemy oraz monitorowanie skuteczności wdrożonych środków przystosowawczych.

Teledetekcja umożliwia również zbieranie danych w niebezpiecznych lub niedostępnych obszarach, bez zakłóceń dla witryny i zapewnia częste aktualizacje. Pozyskiwanie danych jest często tańsze i szybsze niż bezpośrednie gromadzenie danych z ziemi. Ponadto korzystanie z dronów zwiększa elastyczność w monitorowaniu czasu i przestrzeni oraz zaletę braku ryzyka dla ludzi.

Cena zdjęć satelitarnych różni się w zależności od rozdzielczości przestrzennej. Obrazy archiwalne o niskiej rozdzielczości (> 10 m) są zazwyczaj bezpłatne, natomiast cena wzrasta z 1 do 8 $ za km², przechodząc z rozdzielczości 5-10 m do rozdzielczości 0,3-1 m (ceny 2019; Zobacz na przykład Geocento). Koszty są nieco wyższe w przypadku zdjęć wykonanych przez samoloty i drony; ten ostatni może osiągnąć rozdzielczość & 0,05 m. Oczywiście, ceny rosną, jeśli wymagane są niestandardowe obrazy. Potrzebne są również zasoby do przetwarzania danych i tworzenia aplikacji. Ponadto potrzebne są wystarczające umiejętności i zdolności do korzystania z danych teledetekcji.

Aspekty Prawne

Czas wdrożenia

Czas realizacji odnosi się do przetwarzania danych i dostarczania ostatecznej wiedzy lub produktów. W dużej mierze zależy to od konkretnego zakresu i zastosowania technik teledetekcji, poziomu dostępnych umiejętności, dostępności potrzebnych narzędzi oraz współpracy między różnymi zainteresowanymi stronami.

Okres użytkowania

Stosowanie technik teledetekcji do badania zmian klimatu i wspieranie definicji działań na rzecz łagodzenia zmiany klimatu i przystosowania się do niej można przeprowadzić zarówno w perspektywie krótko-, jak i długoterminowej.

Strony internetowe:

Bibliografia: