Satelity pozwalają śledzić piratów. Czy obserwacje z orbity pomogą rozwiązać ziemskie problemy?

W tym artykule:

1. Monitoring morza z orbity
2. Zlokalizować i oznaczyć
3. Rewolucja dzięki teledetekcji
4. Coraz dokładniejsze analizy
5. Wsparcie dla rolników i ekologów

– Obserwując i charakteryzując aktywność ekspansywnych „ciemnych flot”, możemy lepiej zrozumieć i określać ilościowo nie tylko nielegalne rybołówstwo, ale także dużą część działalności człowieka, która wpływa na nasze środowisko morskie – mówi Paul Woods, dyrektor ds. innowacji w Global Fishing Watch. To właśnie ta organizacja stoi za raportem pokazującym skalę ukrytej działalności na morzach i oceanach.

Naukowcy związani z projektem wykorzystali szeroki przegląd zobrazowań satelitarnych z lat 2017–2021. Następnie połączyli je z danymi GPS statków i przepuścili informacje przez oprogramowania do uczenia maszynowego. Dzięki temu zespół kierowany przez Global Fishing Watch stworzył pierwszą światową mapę ruchu dużych statków i infrastruktury morskiej.

Efekty tej pracy wydobywają na światło dzienne dużą liczbę nieoznaczonych jednostek. Lub takich, które wcześniej nie pojawiały się w publicznych systemach monitorowania. Raport jest poważnym krokiem w kierunku precyzyjnej oceny globalnego wpływu działalności człowieka na morzu.

Monitoring morza z orbity

Nowe, upublicznione mapy, oferują pełniejszy obraz uprzemysłowienia oceanów. Może to pomóc naukowcom w rozwiązywaniu globalnych problemów, takich jak zmiany klimatyczne. Bardziej kompleksowy obraz ruchu statków poprawi szacunki emisji gazów cieplarnianych na morzu i pociągnie do odpowiedzialności jednostki degradujące ekosystem.

Zmiany klimatu doprowadzają do zmiany koloru Ziemi. Widać to na mapie

Zmiany klimatu na całym świecie są odczuwalne inaczej. Wyraźnie pokazują je zdjęcia satelitarne.

Przeprowadzona przez zespół analiza wykazała, że aż 75 proc. światowych przemysłowych statków rybackich i ponad 25 proc. statków transportowych i energetycznych nie jest publicznie śledzonych. Stanowi to wyzwanie dla zarządzania zasobami naturalnymi, takimi jak chronione obszary morskie.

Zlokalizować i oznaczyć

Większość nieoznaczonych na mapach przemysłowych statków rybackich znaleziono w okolicach Afryki i południowej Azji. Wiele z nich jest często zaangażowanych w nielegalne, nieraportowane i nieuregulowane połowy.

Zespół był w stanie zlokalizować i zidentyfikować statki oraz infrastrukturę morską na wodach przybrzeżnych sześciu kontynentów. To właśnie tam koncentruje się ponad 75 proc. morskiej działalności przemysłowej. To z kolei ujawniło zmieniające się trendy w działalności połowowej. Spadła ona na całym świecie o około 12 procent podczas pandemii COVID-19.

W tym samym czasie znacznie wzrósł rozwój energetyki morskiej, takiej jak odwierty naftowe i turbiny wiatrowe. Natomiast aktywność statków transportowych i energetycznych pozostała stabilna.

Rewolucja dzięki teledetekcji

– Historycznie rzecz biorąc, aktywność statków była słabo udokumentowana. To ograniczało nasze zrozumienie tego, w jaki sposób wykorzystywany jest największy na świecie zasób publiczny, jakim jest ocean – powiedział Fernando Paolo, współautor i starszy inżynier uczenia maszynowego w Global Fishing Watch. – Łącząc technologię kosmiczną z najnowocześniejszym uczeniem maszynowym, zmapowaliśmy nieujawnioną działalność przemysłową na morzu na niespotykaną dotąd skalę.

– Żyjemy w erze rewolucji teledetekcji – komentuje dr hab. Edyta Woźniak z Centrum Badań Kosmicznych PAN. – Liczba cywilnych satelitów obserwacyjnych radykalnie wzrasta. W roku 2020 było ich 40, trzy lata później już 75. Od 2013, wraz z rozwojem infrastruktury komercyjnej, przeszliśmy z obserwacji zamawianych na życzenie, prowadzonych w paśmie widzialnym i podczerwonych z rozdzielczością trzech metrów, do regularnych, codziennych obserwacji.

– W dodatku zebrane dane mogą być poddawane analizie bezpośrednio w chmurze, przy użyciu algorytmów uczenia maszynowego i sztucznej inteligencji – wylicza wicedyrektor CBK PAN oraz szefowa projektu Earth Observation Training in Science and Technology (EOTiST). To inicjatywa zajmująca się usługami ekosystemowymi z wykorzystaniem danych satelitarnych.

Coraz dokładniejsze analizy

Dr Woźniak dodaje, że jeszcze pewien czas temu możliwości satelitów obserwacyjnych pozwalały co najwyżej na odróżnienie pola od lasu. Za to w tej chwili precyzja obserwacji pozwala na uzyskanie bardzo bogatych i różnorodnych danych.

Japonia zamierza zanurzyć w morzu gigantyczną turbinę, by wykorzystywać energię prądów morskich

Zakończył się trzy i pół letni test prototypowego urządzenia, które generuje energię z prądów morskich. Japonia chce wykorzystać jego pełnowymiarową wersję, by wytwarzać prąd dzięk...

– Przy pomocy zdjęć hiperspektralnych jesteśmy w stanie wykrywać poszczególne gatunki roślin. Obrazowo można to wyjaśnić mówiąc, że kiedyś mieliśmy jedne duże okulary. Teraz mamy szereg precyzyjnych okularów do bardzo różnych celów. Przez to, że możemy regularnie pobierać dane dla całego świata, jesteśmy też w stanie przejść od klasyfikacji ogólnej do bardzo szczegółowej – wyjaśnia dr Woźniak.

– Wykorzystując dane z satelitów Sentinel w CBK PAN przygotowaliśmy m.in. system wspierający rolnictwo. Został on zaimplementowany w Głównym Urzędzie Statystycznym oraz w Agencji Restrukturyzacji i Modernizacji Rolnictwa. Wykorzystując dane satelitarne jesteśmy w stanie dostarczyć statystyki, które na tym poziomie były wcześniej wykonywane raz na dekadę i kosztowało pracę dziesiątek ludzi przez wiele tygodni. Teraz dwie osoby w dwa tygodnie raz w roku mogą wykonać to samo – wylicza badaczka.

Wsparcie dla rolników i ekologów

O jakich statystykach mowa? Choćby o rodzajach upraw, okresowych zmianach zapotrzebowania na nawozy, chorobach roślin. Słowem o wszystkim tym, co wcześniej było widoczne jedynie w małym wycinku, a teraz da się zaobserwować w szerokiej skali.

Teledetekcja pozwala śledzić zmiany klimatu i ich wpływ na faunę, oceniać ruch turystyczny, badać zmiany populacji zagrożonych gatunków i w wyjątkowo precyzyjny sposób wspierać rolnictwo. A to, zdaniem dr Woźniak, dopiero początek.

– Raporty takie, jak wykonany przez Global Fishing Watch pokazują, że korzystając z teledetekcji możemy realnie ocenić wpływ człowieka na ekosystem. Oraz że kamery satelitów widzą znacznie więcej, niż dostrzegamy my z poziomu Ziemi. Wykorzystanie tych danych może pomóc w ograniczeniu niekontrolowanej i szkodliwej działalności człowieka – podsumowuje badaczka.

Nasz ekspert

Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka

Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Związana z magazynami portali Gazeta.pl oraz Wp.pl. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.