Jak dane satelitarne pomagają badać zmiany klimatu

Podobnie jest, gdy spojrzymy na świat z orbity — możemy obserwować stale zachodzące zmiany w znacznie większej skali, zarówno przestrzennej, jak i czasowej. Balkon, z którego robimy zdjęcie, może zostać zasłonięty przez inny budynek, natomiast widok z orbity nie jest ograniczony w ten sposób. Dzięki oprogramowaniu do przetwarzania zobrazowań satelitarnych możemy łatwo porównywać dwa obrazy wykonane w różnych okresach czasu.

Zmiany klimatu nie są zjawiskiem łatwym do bezpośredniej obserwacji. Nie zachodzą w ciągu jednego roku, a na obserwowane procesy bardzo silny wpływ ma również zmienność pogody. Z tych powodów zmiany klimatyczne muszą być analizowane w dużej skali — zarówno na przestrzeni wielu lat, jak i na rozległych obszarach geograficznych. W dzisiejszym artykule omówimy, w jaki sposób dane satelitarne pomagają naukowcom badać zmiany klimatu oraz lepiej rozumieć zachodzące procesy.

Wylesianie

Mówi się, że Amazonia jest płucami Ziemi. Niestety w tym lesie stale prowadzone są wycinki, a problem nie dotyczy wyłącznie tego regionu — powierzchnia lasów deszczowych zmniejsza się na całym świecie. Wylesianie jest spowodowane m.in. pozyskiwaniem drewna, potrzebą tworzenia terenów pod uprawę owoców i warzyw, a także przekształcaniem lasów w pastwiska dla bydła.

Problemem jest nie tylko zmniejszająca się liczba drzew, które produkują tlen i pochłaniają dwutlenek węgla z atmosfery, ale również zanikanie siedlisk wielu gatunków zwierząt — ssaków, ptaków i gadów. Ekosystemy są niezwykle delikatne i wzajemnie powiązane. Wyginięcie jednego gatunku, spowodowane działalnością człowieka, może prowadzić do zaniku kolejnych gatunków, które są od niego zależne.

Zdjęcia satelitarne pozwalają bardzo szybko i precyzyjnie wykrywać obszary, na których prowadzone są wycinki, często nielegalne — co daje szansę na podjęcie działań i zatrzymanie takich praktyk. Dodatkowo umożliwiają również długoterminowe monitorowanie nowych nasadzeń. Na podstawie różnych wskaźników (np. NDVI) naukowcy są w stanie oceniać kondycję i tempo wzrostu lasów.

Regiony polarne

Wraz ze wzrostem temperatur najszybsze zmiany zachodzą w regionach polarnych. Można wyróżnić dwa główne mechanizmy tych procesów, które są szczególnie dobrze widoczne z orbity — zmiany zasięgu pokrywy lodowej oraz odrywanie się fragmentów lodowców (tzw. cielenie się lodowców).

Sezonowe zmiany zasięgu lodu w Arktyce są zjawiskiem naturalnym. Latem na półkuli północnej nasłonecznienie jest większe, dlatego zasięg lodu arktycznego się zmniejsza. Zimą proces ten ulega odwróceniu i pokrywa lodowa ponownie się powiększa. Niestety w ostatnich latach zdarza się, że w niektórych sezonach ilość lodu jest znacznie mniejsza niż wskazuje wieloletnia średnia. Zmiany zachodzą również na drugiej półkuli — w mediach często pojawiają się informacje o oderwaniu się kolejnych gór lodowych od Antarktydy. Takim doniesieniom zazwyczaj towarzyszą obrazy satelitarne, które dobrze pokazują skalę tych zjawisk.

Odrywanie się gór lodowych może prowadzić do przemieszczania się dużych mas lodu w kierunku cieplejszych wód, gdzie topnieją one znacznie szybciej, przyczyniając się do stopniowego wzrostu poziomu mórz i oceanów. Co więcej, takie góry lodowe mogą stanowić bezpośrednie zagrożenie dla ludzi i żeglugi — jedną z najbardziej znanych katastrof spowodowanych przez zderzenie z górą lodową było zatonięcie statku Titanic.

Pożary

Pożary występują na całym świecie — zarówno na obszarach zurbanizowanych, jak i w gęstych lasach czy trudno dostępnych terenach, gdzie ocena skali zniszczeń jest bardzo utrudniona. W takich sytuacjach ogromną pomocą mogą być zobrazowania satelitarne. Oczywiście nie każdy pożar jest bezpośrednio związany ze zmianami klimatu. Jednak cieplejsze i bardziej suche warunki pogodowe sprawiają, że ryzyko przypadkowego wybuchu pożaru znacząco rośnie.

Mapowanie pożarów na podstawie danych satelitarnych jest wykorzystywane m.in. w Google Maps, z których korzystają miliony ludzi na całym świecie. Oznaczenie zagrożonego obszaru na mapie może pomóc uratować życie osób znajdujących się w pobliżu pożaru. Równie istotne jest jak najszybsze wykrycie ognia, a jego dokładna lokalizacja znacząco ułatwia działania służb ratunkowych.

Wzrost poziomu mórz i oceanów

Wzrost poziomu mórz i oceanów jest jednym z najbardziej charakterystycznych skutków ocieplającego się klimatu. Naukowcy badają to zjawisko m.in. dzięki danym satelitarnym wykorzystującym radary. Pozwalają one wykrywać zmiany poziomu morza rzędu około 2 cm na odcinku 100 km, co umożliwia bardzo precyzyjne monitorowanie długoterminowych trendów.

Ocieplenie oceanów

Pokrywając około 70% powierzchni Ziemi, oceany stanowią ogromny magazyn energii. Według NASA pochłonęły one około 90% nadmiarowego ciepła związanego z globalnym ociepleniem. Skutkiem gromadzenia tak dużej ilości energii jest m.in. wzrost poziomu mórz (również w wyniku rozszerzalności cieplnej wody), przyspieszone topnienie lodowców, bielenie raf koralowych, zaburzenia w funkcjonowaniu ekosystemów oraz intensyfikacja huraganów, które czerpią energię z nagrzanych powierzchni oceanów. Naukowcy wskazują również, że tegoroczne El Niño — cykliczne zjawisko pogodowe — może być silniejsze niż zwykle.

W ciągu ostatnich 15 lat Ziemia — a w szczególności oceany — zgromadziła tyle samo dodatkowego ciepła, co w poprzednich 45 latach. W kwietniu 2023 roku oceany osiągnęły rekordowo wysoką temperaturę. Łącznie, w porównaniu z okresem przedindustrialnym, średnia temperatura wody wzrosła już o około 0,9°C.

Jednym z satelitów obserwujących oceany jest SWOT (Surface Water and Ocean Topography), który został wyniesiony na orbitę w grudniu 2022 roku rakietą Falcon 9 na orbitę heliosynchroniczną. Jest to wspólny projekt NASA, francuskiej agencji kosmicznej CNES oraz agencji kosmicznych Kanady i Wielkiej Brytanii. Celem misji jest dostarczanie danych dotyczących wysokości poziomu mórz, prądów oceanicznych oraz badanie sposobu, w jaki oceany pochłaniają ciepło i dwutlenek węgla.