Uporaba daljinskega zaznavanja pri prilagajanju podnebnim spremembam

Daljinsko zaznavanje se nanaša na pridobivanje podatkov in informacij o pojavu in ozemlju brez neposrednega stika z njim. Je alternativa opazovanju na kraju samem. Tehnike daljinskega zaznavanja se uporabljajo na številnih področjih, vključno z geografijo, hidrologijo, ekologijo, meteorologijo, oceanografijo, glaciologijo, geologijo, pa tudi za vojaške, obveščevalne, komercialne, gospodarske, načrtovalne in humanitarne aplikacije.

Tehnologije daljinskega zaznavanja lahko temeljijo na satelitih ali zrakoplovih ter lahko zaznajo in razvrstijo predmete in značilnosti zemeljskega sistema s pomočjo razširjenih signalov (npr. elektromagnetnega sevanja). Poleg tega se uporaba dronov pojavlja zaradi podatkov visoke ločljivosti, ki jih je mogoče v kratkem času zbrati za spremljanje v realnem času. „Aktivne“ tehnike daljinskega zaznavanja se nanašajo na signal, ki ga neposredno oddaja satelit ali zrakoplov in se odbija od predmeta ter ga nato zazna senzor (npr. RADAR in LiDAR), medtem ko se „pasivno“ daljinsko zaznavanje nanaša na senzorje, ki lahko zaznajo sevanje, ki ga oddaja ali odbija predmet ali okoliška območja (npr. filmska fotografija, infrardeče naprave, naprave s sklopljenim nabojom in radiometri).

V zadnjem času se daljinsko zaznavanje uporablja za izboljšanje razumevanja podnebnega sistema in njegovih sprememb. Omogoča spremljanje zemeljske površine, oceanov in ozračja na več prostorsko-časovnih lestvicah, s čimer omogoča opazovanje podnebnega sistema ter raziskovanje procesov, povezanih s podnebjem, ali dolgoročnih in kratkoročnih pojavov, kot so krčenje gozdov ali trendi El Niño. Poleg tega je daljinsko zaznavanje koristno za zbiranje informacij in podatkov na nevarnih (npr. med požari) ali nedostopnih območjih (npr. neprepustnih območjih). Posebni primeri uporabe daljinskega zaznavanja, povezani tudi s praksami prilagajanja podnebnim spremembam, vključujejo: (i) upravljanje naravnih virov, (ii) upravljanje kmetijskih praks, na primer v zvezi z rabo zemljišč, ohranjanjem zemljišč in zalogami ogljika v tleh, (iii) taktične operacije gašenja gozdnih požarov v podpornih sistemih za odločanje v realnem času, (iv) spremljanje pokrovnosti tal in njenih sprememb na različnih časovnih in prostorskih ravneh tudi po nesreči, (v) bolj informirano gospodarjenje z gozdovi in vodami, (vi) ocenjevanje zalog ogljika in s tem povezane dinamike, (vii) simulacijo dinamike podnebnega sistema, (viii) izboljšanje podnebnih projekcij in produktov meteorološke ponovne analize, ki se pogosto uporabljajo za raziskovalne študije o podnebnih spremembah.

Daljinsko zaznavanje se lahko uporabi tudi za izboljšanje opozarjanja in pripravljenosti, zato je koristno tudi pri obvladovanju tveganja nesreč. Geografski informacijski sistemi (GIS), ki uporabljajo satelitsko tehnologijo, se lahko uporabijo za razvoj sistemov zgodnjega opozarjanja in napovedovanja za zmanjšanje in obvladovanje tveganja nesreč, povezanih s podnebjem (tj. priprava boljših napovedi ciklonskih in poplavnih poti, sušnih dogodkov, pojava požarov), ter za pomoč pri pripravi na ukrepe. Tehnologija daljinskega zaznavanja je lahko uporabna tudi za odkrivanje škode po nesreči na podlagi primerjalne analize slik pred nesrečo in po njej. Podatki in informacije z daljinskim zaznavanjem so uporabni tudi za reševalce.

V Evropi in po svetu se izvajajo različni programi in pobude za spodbujanje uporabe in izmenjave podatkov na daljavo. Copernicus je program EU za opazovanje Zemlje, ki ga usklajuje in upravlja Evropska komisija. Sestavljen je iz kompleksnega sklopa sistemov, ki zbirajo podatke iz več virov: satelitov za opazovanje Zemlje in senzorjev in situ, kot so zemeljske postaje, senzorji v zraku in senzorji na morju. Program Copernicus obdeluje te podatke in uporabnikom zagotavlja informacije prek sklopa storitev, ki obravnavajo šest tematskih področij: kopno, morje, ozračje, podnebne spremembe, obvladovanje izrednih razmer in varnost. Copernicusova storitev za spremljanje podnebnih sprememb (C3S) zagotavlja storitve na področju podnebnih sprememb, ki podpirajo evropske podnebne politike in ukrepe ter prispevajo h krepitvi odpornosti evropske družbe na spreminjajoče se podnebje, ki ga povzroča človek. Globalni sistem sistemov za opazovanje Zemlje (GEOSS) je sklop usklajenih, neodvisnih sistemov za opazovanje Zemlje, informacije in obdelavo, ki javnemu in zasebnemu sektorju zagotavljajo dostop do informacij. Portal GEOSS ponuja enotno internetno dostopno točko za uporabnike, ki iščejo podatke, posnetke in analitične programske pakete, pomembne za vse dele sveta.

Daljinsko zaznavanje se uporablja za ustvarjanje sistemov znanja ali celo podpore pri odločanju za ciljne uporabnike (npr. izvajalce, vključene v obvladovanje tveganja nesreč, urbaniste, načrtovalce zemljišč, kmete itd.). Vključevanje končnih uporabnikov kot deležnikov v celoten proces oblikovanja in ustvarjanja znanja in izdelkov je bistveno za ustvarjanje rezultatov, ki so dejansko uporabljeni in uporabni v skladu s koprodukcijsko paradigmo.

Tehnike daljinskega zaznavanja, zlasti satelitski posnetki, se že uspešno uporabljajo na številnih področjih podnebnih sprememb, na primer za: (i) raziskovanje globalnih temperaturnih trendov na površini oceanov in v ozračju, (ii) odkrivanje sprememb sončnega sevanja, ki vplivajo na globalno segrevanje, (iii) spremljanje aerosolov, koncentracije vodnih hlapov in sprememb režima padavin, (iv) preučevanje dinamike širjenja snega in ledenega pokrova, (v) spremljanje sprememb morske gladine in obalnih sprememb, (vi) spremljanje stanja in sprememb vegetacije, (vii) spremljanje vodnih virov in vpliva suše in suhih obdobij, (viii) spremljanje požarov in emisij požarov, (ix) napovedovanje tveganja nesreč, kot so ciklon, poplave in suša, (x) usmerjanje postopkov odločanja o prilagajanju podnebnim spremembam. Uporaba podatkov, zaznanih na daljavo, se hitro razvija, tako v smislu razpoložljivih tehnik kot ločljivosti, druge uporabe, pomembne za prilagajanje podnebnim spremembam, pa naj bi se pojavile v naslednji prihodnosti.

Vendar je bilo izraženih nekaj pomislekov glede uporabe daljinskega zaznavanja. Za preučevanje in spremljanje podnebnih sprememb je potrebna dolgoročna časovna vrsta opazovanj, satelitski podatki pa so pogosto na voljo za kratkoročno obdobje. Poleg tega lahko nekatere negotovosti in izkrivljanja prejetih slikovnih okvirjev zaradi vibracij in turbulence nastanejo zaradi pristranskosti v senzorjih in algoritmih za pridobivanje, zato je treba pri uporabi satelitskih opazovanj v študijah o podnebnih spremembah jasno opredeliti take omejitve. Druge možne omejitve vključujejo: (i) visoke stroške pridobivanja podatkov visoke ločljivosti o zrakoplovih in brezpilotnih zrakoplovih; (ii) v nekaterih primerih omejen dostop do potrebnih tehnologij zaradi stroškov ali omejitev v zvezi z znanji in spretnostmi; (iii) časovno prekinitev zagotavljanja podatkov o zrakoplovih in satelitskih podatkov; medtem ko je lahko prva zelo draga in zato na voljo za omejeno število raziskav, se druga zbirajo v fiksnih intervalih glede na čas povratka satelitov.

Neposredna opazovanja kopnega so običajno omejena v prostorski pokritosti, tehnike daljinskega zaznavanja pa omogočajo spremljanje v večjem obsegu. Satelitski podatki imajo široko pokritost, veččasovno in večspektralno zmogljivost ter zagotavljajo podatke in informacije v zvezi s podnebnimi spremembami za obsežna območja. To omogoča izboljšanje razumevanja podnebnega sistema, preučevanje in napovedovanje vpliva podnebnih sprememb na ekosisteme ter spremljanje učinkovitosti izvedenih prilagoditvenih ukrepov.

Daljinsko zaznavanje omogoča tudi zbiranje podatkov na nevarnih ali nedostopnih območjih, brez motenj za spletno mesto, in zagotavlja pogoste posodobitve. Pridobivanje podatkov je pogosto cenejše in hitrejše od neposrednega zbiranja podatkov s terena. Poleg tega uporaba dronov povečuje prožnost pri spremljanju časa in prostora ter prednost brez človeških tveganj.

Cena satelitskih posnetkov je odvisna od prostorske ločljivosti. Arhivske slike z nizko ločljivostjo (> 10 m) so običajno brezplačne, medtem ko se cena zviša z 1 na 8 USD na km ² in preide z ločljivosti 5–10 m na ločljivost 0,3–1 m (cene iz leta 2019; glej na primer Geocento). Stroški so nekoliko višji za slike, ki jih posnamejo letala in droni; slednji lahko dosežejo ločljivost < 0,05 m. Seveda se cene povečajo, če so potrebne prilagojene slike. Potrebni so tudi viri za obdelavo podatkov in razvoj aplikacij. Nazadnje, za uporabo podatkov z daljinskim zaznavanjem so potrebne zadostne spretnosti in zmogljivosti.

Čas izvajanja se nanaša na obdelavo podatkov in zagotavljanje končnega znanja ali izdelkov. To je v veliki meri odvisno od specifičnega področja uporabe in uporabe tehnik daljinskega zaznavanja, ravni razpoložljivih znanj in spretnosti, razpoložljivosti potrebnih orodij in sodelovanja med različnimi vključenimi deležniki.

Tehnike daljinskega zaznavanja za preučevanje podnebnih sprememb in podpiranje opredelitve ukrepov za blažitev podnebnih sprememb in prilagajanje nanje se lahko uporabljajo kratkoročno in dolgoročno.